HIDROLOGIA ISOTÓPICA
Hidrologia Isotópica
Geoquímica Isotópica
Ferramenta hidrogeológica
importante
Geologia, Geofísica e Geoquímica
- Origem das águas
- Altitude das áreas de recarga
Elaboração de um modelo
hidrogeológico conceptual
- Sistemas de fluxo subterrâneo
- Processos de mistura
- “idade” das águas
- Interacção água-rocha
Iremos dar especial ênfase à utilização dos isótopos oxigénio-18
(18O), deutério (2H), carbono-13 (13C) / trítio (3H) e carbono-14 (14C)
isótopos estáveis
utilizados como
traçadores naturais
isótopos
radioactivos
dinâmica dos sistemas
de fluxo subterrâneo
resolver problemas relacionados
com a origem das águas e
respectivos sistemas de fluxo
subterrâneo
isótopos ambientais (18O, 2H e 3H)
como traçadores naturais (H2O)
δ (o/oo) = [(Ramostra / Rpadrão) –1] x 1000
- Ramostra representa 18O/16O; 2H/1H
- Rpadrão refere-se à mesma razão determinada no padrão.
Esquema de fraccionamento dos isótopos de oxigénio da
água na atmosfera. Adaptado de Hoefs (1997).
Localização das estações meteorológicas da rede de amostragem de
precipitação atmosférica da IAEA. Retirado de IAEA (1981).
Num diagrama δ2H vs δ18O os valores referentes a amostragem de águas
meteóricas distribuídas pelo globo seguiam uma relação linear que designou de
recta das águas meteóricas mundiais, e cuja equação “geral” é:
δ2H = 8 δ18O + 10
Relação global das médias mensais (valores δ18O e δ2H da precipitação ocorrente
nas estações meteorológicas da IAEA. A linha indica a recta das águas meteóricas
mundiais. Adaptado de HOEFS (1997).
da temperatura atmosférica (que
controla o factor de fraccionamento
isotópico)
A composição isotópica
das águas meteóricas de
uma determinada região
vai depender:
da relação entre o vapor de água que
se mantém na massa de ar e aquele
que precipita.
i)
Os principais efeitos de
variação da composição
isotópica da precipitação
são:
efeitos sazonais (ou de latitude): a
precipitação atmosférica nos meses mais
frios (ou próximo dos Pólos) apresenta
valores δ18O e δ2H mais negativos;
ii) efeito de altitude: a precipitação atmosférica
que ocorre nos locais de cota elevada é
empobrecida
em
isótopos
pesados
relativamente à dos locais de cota mais
baixa.
Distribuição dos valores d18O médios da precipitação, tendo por base registos de estações
localizadas em diversos pontos do Mundo, com pelo menos dois anos de registos
isotópicos. Adaptado de IAEA (1981).
Adaptado de Geyh (2000)
As águas meteóricas que resultarem directamente da precipitação atmosférica e
que não tenham sofrido nenhum processo de fraccionamento isotópico devido a
fenómenos de evaporação superficial, vão ter uma composição isotópica próxima
da recta das águas meteóricas mundiais. Por outro lado, águas que tenham sofrido
processos de fraccionamento significativos vão-se projectar fora da recta das
águas meteóricas mundiais.
Retirado de IAEA (1981)
Em todos os casos dos sistemas geotérmicos apresentados na Figura anterior,
a razão 2H/1H é idêntica à das águas meteóricas locais, enquanto que a razão
18O/16O é bastante superior.
Este comportamento tem sido atribuído a trocas isotópicas entre o fluido
geotérmico e as rochas que constituem o reservatório.
Retirado de IAEA (1981)
Proposta do modelo de circulação do sistema hidrotermal de Chaves. (RG) reservatório
geotérmico; (R) rochas encaixantes; (D) depósitos de cobertura; (AM) águas meteóricas;
(ATC) águas termais de Chaves; (-54;-8.1) composição isotópica (δ2H; δ18O) das águas.
Retirado de Marques et al. (1995).
- Origem natural: reacção de neutrões (altas camadas da
atmosfera) com átomos de N.
3H
existente na
precipitação
i)
- Origem antrópica: explosões termonucleares, indústria nuclear
e produtos de consumo.
recarga activa do sistema,
ii) "idade" das águas subterrâneas,
iii) tempo de residência
iv) existência de mistura.
Concentração de trítio na precipitação (1950-1986).
Ottawa, Canadá. Adaptado de Albu et al. (1997).
+20 +10
0

-10
-30
CO2
δ13C(o/oo)

CO2(solo)
HCO3
Carbonatos
marinhos
-70
-50
Metano biogénico
Carvão
Metano magmático
CO2
magmático
Valores δ13C dos reservatórios mais importantes de carbono. Adaptado de Birkle (2001)
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Parte 2