The Cauê Aquifer on the eastern limb of the Moeda Syncline: characterization, impacts, and flow in the western Iron Quadrangle (<i>Quadrilátero Ferrífero</i>), MG, Brazil

Magalhães, Celina Cenni de Castro; Melo, Marília Carvalho de; Guiguer, Nilson; Paula, Rodrigo Sergio de

doi:10.1590/2317-4889202220220005

Celina Cenni de Castro Magalhães ^** Corresponding author.

compiled the data, developed the calculations, wrote the first draft of the manuscript, and prepared the figures

Instituto de Geociências, Departamento de Geologia, Programa de Pós-Graduação em Geologia, Universidade Federal de Minas Gerais – Belo Horizonte (MG), Brazil. E-mails: celina.cenni@gmail.com, rodrigo.spdm@yahoo.com.br

http://orcid.org/0000-0003-3749-5775

Marília Carvalho de Melo

provided the data from the Igam database, revised, and improved the manuscript

Secretary of State for Environment and Sustainable Development – Belo Horizonte (MG), Brazil. E-mail: marilia.melo@meioambiente.mg.gov.br

Water Resources Department, Universidade Vale do Rio Verde – Três Corações (MG), Brazil.

http://orcid.org/0000-0002-9789-2169

Nilson Guiguer

provided insight on aquifer unit definitions and boundary conditions

Water Services and Technologies – Florianópolis (SC), Brasil. E-mail: nilson.guiguer@waterservicestech.com

http://orcid.org/0000-0002-4977-8994

Rodrigo Sergio de Paula

suggested the appropriate methods, provided advisorship regarding the results interpretation, and improved the manuscript through corrections and suggestions

Instituto de Geociências, Departamento de Geologia, Programa de Pós-Graduação em Geologia, Universidade Federal de Minas Gerais – Belo Horizonte (MG), Brazil. E-mails: celina.cenni@gmail.com, rodrigo.spdm@yahoo.com.br

http://orcid.org/0000-0001-5117-3516

* Corresponding author.

Competing interests: the authors declare no competing interests.

STRATIGRAPHIC UNITS		DESCRIPTION
Recent Coverage		Superficial alluvial and colluvial deposits
Laterite Covers		Alteration product of itabirite that occurs mainly over rocks of the Cauê Formation, covering tops of hills and slopes, and may extend over non-ferruginous formations
Minas Supergroup	Sabará Group	It outcrops in a restricted area in the center of the Moeda Syncline and contains phyllite, metavolcanic schist, metagraywacke, and quartzite (*Silva et al. 2005*Silva S.L., Monteiro E.A., Baltazar O.F. 2005. Geologia. In: CPRM/SEMAD/CEMIG. Projeto APA Sul RMBH - estudos do meio físico: área de proteção ambiental da região metropolitana de Belo Horizonte. Belo Horizonte: CPRM/SEMAD, 73 p.)
	Piracicaba Group	Quartzite, phyllite, and subordinate dolomite lenses (*Silva et al. 2005*Silva S.L., Monteiro E.A., Baltazar O.F. 2005. Geologia. In: CPRM/SEMAD/CEMIG. Projeto APA Sul RMBH - estudos do meio físico: área de proteção ambiental da região metropolitana de Belo Horizonte. Belo Horizonte: CPRM/SEMAD, 73 p.)
	Itabira Group	*Gandarela Formation*	Dolomite, marble, phyllite, and dolomitic itabirite (*Silva et al. 2005Silva S.L., Monteiro E.A., Baltazar O.F. 2005. Geologia. In: CPRM/SEMAD/CEMIG. Projeto APA Sul RMBH - estudos do meio físico: área de proteção ambiental da região metropolitana de Belo Horizonte. Belo Horizonte: CPRM/SEMAD, 73 p.), with average thickness on the order of 200 m (Pimenta et al. 2009*Pimenta F., Lopes-Silva L., Pirotte N., Rosière C.A. 2009. Stratigraphic analysis of a carbonate sequence related to the BIFs of the Iron Quadrangle, southeastern Brazil. In: Biennial Meeting of the Society of Geology Applied to Mineral Deposits, 10., Townsville. SGA.)
	Itabira Group	*Cauê Formation*	Itabirite with lenses of dolomite, compact and friable hematite, phyllite, and marble. It has an average thickness between 200 and 300 m (Rosière and Chemale Jr 2000Rosière C.A., Chemale Jr. F. 2000. Itabiritos e minérios de ferro de alto teor do Quadrilátero Ferrífero: uma visão geral e discussão. Geonomos, 8(2):27-43. https://doi.org/10.18285/geonomos.v8i2.155 https://doi.org/https://doi.org/10.18285... ), and can reach up to 1,500 m in some portions where successive folding has occurred (Rossi 2014Rossi D.Q. 2014. Estratigrafia e arcabouço estrutural da região de Fábrica Nova, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. Dissertation, Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto.)
	Caraça Group	*Batatal Formation*	Sericitic, carbonaceous, and ferruginous phyllites. It is at most 250 m thick, but usually does not reach 30 m (Maxwell 1972Maxwell C.H. 1972. Geology and ore deposits of the Alegria district, Brazil. Washington, D.C.: USGS/DNPM, 72 p., *Beato et al. 2006*Beato D.A.C., Monsores A.L.M., Bertachini A.C. 2006. Potencial aquífero nos metassedimentos do Quadrilátero Ferrífero - região da APA SUL RMBH - MG. In: Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 14., Curitiba. Proceedings… Curitiba, p. 1-20.)
	Caraça Group	*Moeda Formation*	Quartzite, phyllite, and conglomerate. It has an average thickness of 200 m, and can locally reach up to 1,200 m (*Beato et al. 2006*Beato D.A.C., Monsores A.L.M., Bertachini A.C. 2006. Potencial aquífero nos metassedimentos do Quadrilátero Ferrífero - região da APA SUL RMBH - MG. In: Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 14., Curitiba. Proceedings… Curitiba, p. 1-20.)
Das Velhas River Supergroup	Nova Lima Group	Metasedimentary schist, metavolcanic schist, and phyllite (*Beato et al. 2006*Beato D.A.C., Monsores A.L.M., Bertachini A.C. 2006. Potencial aquífero nos metassedimentos do Quadrilátero Ferrífero - região da APA SUL RMBH - MG. In: Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 14., Curitiba. Proceedings… Curitiba, p. 1-20.)
Archean Gneissic-migmatitic Complexes		Granite-Gneissic terrain intruded by granitoid bodies, basic, and metabasic rocks (Alkmim and Marshak 1998Alkmim F.F., Marshak S. 1998. Transamazonian Orogeny in the Southern São Francisco Craton Region, Minas Gerais, Brazil: evidence for Paleoproterozoic collision and collapse in the Quadrilátero Ferrífero. Precambrian Research, 90(1-2):29-58. https://doi.org/10.1016/S0301-9268(98)00032-1 https://doi.org/https://doi.org/10.1016/... )

Paper	K (m/s)		T (m²/s)		S
Paper	Min	Max	Min	Max	Min	Max
Mourão (2007)Mourão M.A.A. 2007. Caracterização hidrogeológica do Aquífero Cauê: subsídios para a gestão de recursos hídricos no Quadrilátero Ferrífero. Thesis, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 297 p.	1.0×10^-9	1.0×10^-6	5.86×10^-4	1.74×10^-2	1.0×10^-1	1.6×10^-1
Guerra (2010)Guerra K.J. 2010. Aplicação de método geofísico em estudo hidrogeológico no município de Nova Lima – MG: caracterização de aquíferos em área urbana. MS Dissertation, Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 116 p.	10^-6		-		-
*Mesquita et al. (2017)*Mesquita D.C., Dantas J.C.M., Paula R.S., Guerra K.J. 2017. Estudo dos parâmetros hidrodinâmicos obtidos em ensaios de campo em itabiritos brandos da porção sudoeste do Quadrilátero Ferrífero, MG. Geonomos, 25(2):12-19. https://doi.org/10.18285/geonomos.v25i2.1077 https://doi.org/https://doi.org/10.18285...	5.2×10^-10	2.5×10^-8	5.79×10^-6	1.85×10^-3	8.6×10^-10	5.0×10^-1
Schlumberger Water Services (2017)Schlumberger Water Services. 2017. Estudo Hidrogeológico Coca-Cola FEMSA Unidade Itabirito. Rio de Janeiro: Schlumberger Water Services.	1.5×10^-4	8.8×10^-4	1.90×10^-2	3.70×10^-2	1.6×10^-2	5.3×10^-1
Bertachini (2020)Bertachini M.N.A. 2020. Determinação da condutividade hidráulica do Aquífero Cauê na região oeste do Sinclinal Moeda, Nova Lima/MG. Monografia, Universidade de São Paulo, São Paulo.	4.6×10^-7	1.2×10^-5	8.8×10^-4	9.29×10^-3	1.8×10^-4	5.0×10^-1

Hydrogeological Unit:	Predominant Lithology	Area (km²)	Thickness (m)	Water Level Depth (m)
Alluvial Aquifer: Porous aquifer with high storage capacity; free, discontinuous, and heterogeneous.	Alluvial and lateritic deposits	13.29	–	–
Piracicaba Aquitard: Non-aquiferous unit.	Quartzite and phyllite	126.83	–	Average: 43 Max.: 235
Gandarela Aquifer: Locally karstified and fissural; mostly free, locally confined by clayey deposits; heterogeneous and anisotropic.	Carbonate	38.26	Average: 630 Max: 1650 Min: 20	Average: 64 Max.: 235
Cauê Aquifer: Porous aquifer on the surface, and fractured at depth. High hydraulic conductivity in general. Mostly free, heterogeneous, and anisotropic.	Itabirite	48.16	Average: 650 Max: 1,400 Min: 200	Average: 108 Max.: 276
Batatal Aquitard: Non-aquiferous unit. Due to its low thickness, transmits more water than the other aquitards.	Phyllite	11.14	Average: 110 Max: 300 Min: < 20	Average: 86 Max.: 245
Moeda Aquifer: Predominantly fissural; mostly free, heterogeneous and anisotropic.	Quartzite	32.17	Average: 400 Max.: 1,300 Min.: 40	Average: 76 Max.: 224
Nova Lima Aquitard: Non-aquiferous unit.	Schist and phyllite	63.9	–	Average: 56 Max.: 251
Bação Complex Aquitard: Non-aquiferous unit.	Gneiss	11.9	–	Average: 49 Max.: 184

Parameter		Cauê Aquifer	Moeda Aquifer	Gandarela Aquifer
No. of tests		7	4	4
K (m/s)	Maximum	5.62×10^-6	5.35×10^-7	1.69×10^-7
	Average	9.45×10^-7	2.59×10^-7	7.38×10^-8
	Minimum	2.40×10^-8	2.15×10^-8	3.35×10^-8
T (m²/s)	Maximum	2.53×10^-4	1.62×10^-4	1.51×10^-5
	Average	9.75×10^-5	4.60×10^-5	5.71×10^-6
	Minimum	5.63×10^-6	8.34×10^-7	1.16×10^-6
S	Maximum	5.00×10^-1	5.00×10^-1	1.78×10^-1
	Average	2.86×10^-1	1.40×10^-1	5.60×10^-2
	Minimum	3.09×10^-9	9.34×10^-4	3.87×10^-8

Hydrogeological Unit	Number of selected basins	Calculated Recharge (%)	Recharge (%) Mourão (2007)Mourão M.A.A. 2007. Caracterização hidrogeológica do Aquífero Cauê: subsídios para a gestão de recursos hídricos no Quadrilátero Ferrífero. Thesis, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 297 p.	Recharge (%) Freitas and Bacellar (2013)Freitas S.M.A.C., Bacellar L.A.P.B. 2013. Avaliação da Recarga de Aquíferos em Microbacias do Alto Rio das Velhas, Minas Gerais. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 18(2):31-39. https://doi.org/10.21168/rbrh.v18n2.p31-38 https://doi.org/https://doi.org/10.21168...	BFI (%)
Cauê Aquifer	5	38.67	39.52	–	69
Gandarela Aquifer	1	16.52	21.90	–	41
Moeda Aquifer	–	–	–	–	–
Nova Lima Aquitard	2	20.03	37.02	28	84
Piracicaba Aquitard	8	12.42	–	–	45
Batatal Aquitard	1	5.85	–	–	49
Bação Complex Aquitard	–	–	–	18	–

[1] * Corresponding author.

Brasil

Brasil

The Cauê Aquifer on the eastern limb of the Moeda Syncline: characterization, impacts, and flow in the western Iron Quadrangle (Quadrilátero Ferrífero), MG, Brazil

Abstract