Aqüífero Floridan - Floridan aquifer
O sistema aqüífero Floridan , composto dos aqüíferos Floridan Superior e Inferior, é uma sequência de rocha carbonática Paleógena que se estende por uma área de cerca de 100.000 milhas quadradas (260.000 km 2 ) no sudeste dos Estados Unidos. É a base de todo o estado da Flórida e partes do Alabama , Geórgia , Mississippi e Carolina do Sul .
O sistema de aquíferos Floridan é um dos aqüíferos mais produtivos do mundo e fornece água potável para quase 10 milhões de pessoas. De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos , as retiradas totais do sistema de aquífero Floridan em 2000 foram classificadas como o 5º maior de todos os principais aquíferos do país, com 3.640 milhões de galões por dia (Mgal / d) (13,8 milhões de m 3 / d; 11.200 acre⋅ ft / d). Do total, 49% (1.949 Mgal / d; 7,38 milhões m 3 / d; 5.980 acres⋅ft / d) foram usados para irrigação, 33% (1.329 Mgal / d; 5,03 milhões m 3 / d; 4.080 acres⋅ft / d) / d) foi usado para abastecimento público de água , 14% (576 Mgal / d, 2,18 milhões de m 3 / d; 1.770 acre⋅ft / d) foi usado para fins industriais e 4% foram retiradas domésticas com abastecimento próprio. O sistema de aquífero Floridan é a principal fonte de água potável para a maioria das cidades no centro e norte da Flórida, bem como no leste e sul da Geórgia, incluindo Brunswick, Savannah e Valdosta.
História
Em 1936, o geólogo Victor Timothy (VT) Stringfield identificou pela primeira vez a existência do Aquífero Floridan na Flórida peninsular e se referiu às unidades carbonáticas como as "principais formações artesianas". Em 1944, MA Warren do Georgia Geological Survey descreveu uma extensão deste sistema no sul da Geórgia e aplicou o termo " aquífero artesiano principal " às unidades carbonáticas envolvidas. Em 1953 e 1966, Stringfield também aplicou o termo "aqüífero artesiano principal" a essas rochas. Em 1955, Garald G. Parker observou as semelhanças hidrológicas e litológicas das formações carbonáticas terciárias no sudeste da Flórida, concluiu que elas representavam uma única unidade hidrológica e denominou essa unidade de "aquífero Floridan". Com a coleta de informações adicionais, mais zonas de alta e baixa condutividade hidráulica foram identificadas. Como resultado, o nome Floridan Aquifer evoluiu para "Sistema aqüífero Floridan", que contém os aqüíferos Floridan Superior e Inferior.
As retiradas do sistema de aqüífero Floridan começaram em 1887 quando a cidade de Savannah, Geórgia , começou a complementar as retiradas de água de superfície do rio Savannah com água subterrânea. Naquela época, as cabeças artesianas do sistema estavam 12 m acima da superfície da terra e nenhuma bomba era necessária; em 1898, estimava-se que entre 200 a 300 poços haviam sido concluídos na Geórgia do Sul e, em 1943, cerca de 3.500 poços haviam sido concluídos nos seis condados costeiros da Geórgia. Por volta de 1910–1912, o desenvolvimento do sistema de aquífero Floridan já havia ocorrido em Fernandina e Jacksonville e ao sul ao longo da costa leste da Flórida, bem como de Tampa ao sul a Fort Myers na costa oeste. Com o tempo, o número de poços aumentou, assim como as profundidades concluídas, conforme a demanda aumentou. O abastecimento industrial para fábricas de celulose e papel tornou-se uma grande proporção da água retirada a partir do final dos anos 1930. Na década de 1950, todo o abastecimento municipal, doméstico e industrial (exceto resfriamento) e cerca de metade do abastecimento agrícola em Orlando, Flórida , foram convertidos em águas subterrâneas do sistema de aqüífero Floridan. As retiradas de água subterrânea do sistema de aquífero Floridan aumentaram constantemente de 630 Mgal / d (2,4 milhões de m 3 / d; 1.900 acres / d) em 1950 para 3.430 Mgal / d (13,0 milhões de m 3 / d; 10.500 acre⋅ft / d) ) em 1990. O licenciamento e os regulamentos promulgados durante a década de 1990 reduziram os aumentos anuais nas retiradas; entretanto, as retiradas em 2000 aumentaram para 4.020 Mgal / d (15,2 milhões de m 3 / d; 12.300 acres / d) devido às condições extremas de seca entre 1999 e 2001 que prevaleceram em grande parte do sudeste dos Estados Unidos. Grande parte do aumento foi devido ao aumento da demanda agrícola.
Localização
O sistema de aquífero Floridan abrange uma área de cerca de 100.000 milhas quadradas (260.000 km 2 ) no sudeste dos Estados Unidos e está subjacente a toda a Flórida e partes do sul do Alabama, sudeste da Geórgia e sul da Carolina do Sul. O aquífero Upper Floridan contém água doce em grande parte de sua extensão, embora seja salobra e salgada ao sul do Lago Okeechobee.
O sistema de aquífero Floridan surge no centro e no sul da Geórgia, onde o calcário e seus subprodutos intemperizados estão presentes na superfície da terra. O sistema aqüífero geralmente desce abaixo da superfície terrestre ao sul, onde fica soterrado por depósitos superficiais de areia e argila. Nas áreas representadas em marrom na imagem à direita, o sistema aqüífero Floridan se afasta e é novamente exposto na superfície da terra. Estas regiões são particularmente propensas a actividade sumidouro devido à proximidade do karstified aquífero calcário para a superfície da terra. Algumas das fraturas / condutos dentro do aquífero são grandes o suficiente para que os mergulhadores possam nadar.
Hidrologia e geologia
As rochas carbonáticas que formam o sistema aqüífero Floridan são do final do Paleoceno ao início do Oligoceno e são recobertas por argilas de baixa permeabilidade da idade do Mioceno (unidade de confinamento superior) e areias superficiais do Plioceno e Holoceno ( sistema aqüífero superficial ). No centro-oeste da Flórida, no norte da Flórida e ao longo da margem ascendente do sistema, o calcário surge e o sistema aqüífero não é confinado. Onde argilas de baixa permeabilidade da unidade de confinamento superior estão presentes e substanciais, o sistema é confinado e a água subterrânea é contida sob pressão. A unidade de confinamento superior é particularmente espessa na costa da Geórgia e no sul da Flórida; o vazamento de água para baixo através da unidade de confinamento superior nessas áreas é mínimo e o sistema aqüífero Floridan é densamente confinado. Rochas calcárias de baixa permeabilidade da idade do Paleoceno (por exemplo, Formação Cedar Keys) formam a base do sistema aqüífero Floridan. O sistema de aquífero Floridan varia em espessura de menos de 100 pés (30 m) em áreas de pico ascendente onde as rochas comprimem a mais de 3.700 pés (1.100 m) no sudoeste da Flórida. Recarga, fluxo e descarga natural no sistema aqüífero Floridan são amplamente controlados pelo grau de confinamento fornecido pelas unidades de confinamento superior, a interação de córregos e rios com o aquífero em suas áreas não confinadas e a interação entre água doce e salina ao longo do litorais.
Onde o sistema aqüífero Floridan está na superfície terrestre ou próximo a ela (áreas sombreadas em marrom na imagem acima), as argilas são finas ou ausentes e a dissolução do calcário é intensificada e muitas nascentes e sumidouros são aparentes. A transmissividade do aquífero em áreas cársticas como essas é muito maior devido ao desenvolvimento de grandes conduítes bem conectados dentro da rocha (veja a imagem à direita). As nascentes se formam onde a pressão da água é grande o suficiente para que a água subterrânea flua para a superfície da terra. Mais de 700 nascentes foram mapeadas na Flórida. Wakulla Springs, no condado de Wakulla, é uma das principais saídas do aquífero com uma taxa de fluxo de 200–300 milhões de galões americanos (0,76–1,14 milhões de metros cúbicos; 610–920 pés acre) de água por dia. Um pico de fluxo recorde da primavera em 11 de abril de 1973 foi medido em 14.324 galões americanos (54,22 m 3 ) por segundo - igual a 1,24 bilhões de galões americanos (4,68 milhões m 3 ; 3.800 acres) por dia.
O sistema de aquíferos Floridan é composto por dois aquíferos principais : o aquífero Floridan superior e o aquífero Floridan inferior. Esses aqüíferos são separados por sedimentos que variam de argilas de baixa permeabilidade no panhandle (Bucatunna Clay) e dolomitas de baixa permeabilidade e anidrita gipsífera no centro-oeste da Flórida até calcários permeáveis ao longo da costa leste da Flórida e em outros lugares. Onde esses sedimentos e rochas intermediários são permeáveis, os aqüíferos superior e inferior do Floridan se comportam como uma única unidade. Por outro lado, onde os sedimentos intermediários são menos permeáveis, há menos conexão hidráulica entre os aqüíferos superior e inferior do Floridan.
Aqüífero Floridan Superior
O aqüífero Floridan superior é a principal fonte de água retirada do sistema aqüífero Floridan devido aos altos rendimentos e proximidade da superfície da terra. A água subterrânea no Alto Floridan é doce na maioria das áreas, embora localmente possa ser salobra ou salgada, particularmente em áreas costeiras com problemas de intrusão de água salgada e no sul da Flórida. O aqüífero Floridan superior inclui as zonas permeáveis superiores ou mais rasas do sistema aqüífero Floridan. Na metade norte da área de estudo, este aquífero se comporta como uma unidade hidrogeológica única e é indiferenciado. Na metade sul da área de estudo, incluindo a maior parte do centro e sul da Flórida, o aquífero Upper Floridan é espesso e pode ser diferenciado em três zonas distintas, ou seja, a zona permeável superior, a Zona de Permeabilidade Inferior de Ocala e o Permeabilidade do Avon Park Zona.
A base do aquífero Alto Floridan é marcada por duas unidades compostas (veja abaixo) e uma unidade confinante na parte central do sistema aquífero Floridan: a Unidade Composto Lisbon-Avon Park ou a Unidade Composto Middle Avon Park, e a Argila Bucatunna Unidade de confinamento. Em áreas de pico ascendente, a base do Alto Floridan é coincidente com o topo das unidades confinantes acima dos aqüíferos Claiborne, Lisboa ou Gordon, ou fica acima de qualquer leito de argila que marca o limite entre unidades principalmente carbonáticas e unidades clásticas ou anteriormente MCUs numerados mapeados de Miller (1986). Se uma ou mais unidades de evaporito estiverem presentes, como a unidade de confinamento intermediário MCUIII perto de Valdosta no centro-sul da Geórgia (Miller, 1986) ou MCUII no sudoeste da Flórida (Miller, 1986), a base do aquífero Upper Floridan é coincidente com o topo da unidade de evaporito. Em regiões onde nenhuma unidade de permeabilidade inferior distinta é conhecida por estar presente, a base do Upper Floridan é extrapolada ao longo de um horizonte que permite um agrupamento estratigráfico de rocha permeável nas partes superiores ou inferiores do sistema aquífero. No sudeste do Alabama, norte da Flórida, Geórgia e Carolina do Sul, as unidades estratigráficas são agrupadas na Unidade Composto Lisbon-Avon Park. Na Flórida peninsular, este horizonte é coincidente com uma ou mais unidades com ou sem evaporito da Unidade Composto Middle Avon Park. No panhandle da Flórida e sudoeste do Alabama, a base coincide com o topo da Unidade Confinante de Argila Bucatunna.
Unidades de confinamento médio e compostas
A estrutura hidrogeológica do sistema aqüífero Floridan foi revisada pelo US Geological Survey em 2015. A extensão do sistema foi revisada para incluir algumas das fácies clásticas atualizadas que se classificam lateralmente no aqüífero Floridan inferior e foram previamente incluídas no litoral sudeste Sistema aqüífero simples, sistema aqüífero Floridan ou ambos. Um novo método para dividir os aqüíferos superior e inferior do Floridan foi proposto e um novo termo, "unidade composta", foi introduzido para se referir a unidades lito-estratigráficas de rocha regionalmente extensas, anteriormente classificadas como uma das oito "Unidades de confinamento médio" por Miller (1986), que não são nem confinantes nem permeáveis em toda a sua extensão. Três unidades litoestratigráficas mapeadas regionalmente são usadas para dividir consistentemente o aqüífero Floridan Superior e Inferior na estrutura revisada: a Unidade de Confinamento de Argila Bucatunna, a Unidade Composto do Middle Avon Park e a Unidade Composto do Parque Lisboa-Avon. Os aqüíferos superior e inferior do Floridan se comportam como uma única unidade hidrogeológica em áreas onde essas unidades compostas apresentam vazamentos.
Aquífero Floridan inferior
O aquífero Floridan inferior é geralmente menos permeável do que o aquífero Floridan superior e a água produzida pode ser altamente mineralizada e / ou salina; no entanto, o aquífero Lower Floridan é de água relativamente doce para a base do sistema na Flórida central e em áreas de pico do centro e sul da Geórgia e Alabama. Uma nova zona basal permeável é mapeada em toda a península da Flórida, e ligeiramente no sudeste da Geórgia, que incorpora a zona permeável Boulder e Fernandina previamente estabelecidas; esta unidade mais extensa é chamada de zona permeável de Oldsmar. A zona permeável de Oldsmar parece ter maior permeabilidade, muito maior do que as áreas cavernosas das zonas permeáveis Boulder e Fernandina, e contém água doce na área central da península. Esta unidade basal recém-delineada em área realmente extensa contendo água doce pode influenciar o movimento da água doce através da parte mais profunda do sistema aqüífero em direção às áreas de descarga. A zona permeável Oldsmar, que faz parte do aquífero Lower Floridan, é de interesse porque pode ser uma importante fonte alternativa de água onde está confinada (e isolada) abaixo do aquífero Upper Floridan e pode ser importante para o movimento offshore de águas subterrâneas em áreas até então desconhecidas.
Características hidráulicas gerais
As rochas carbonáticas que compõem o sistema aqüífero Floridan possuem propriedades hidráulicas altamente variáveis , incluindo porosidade e permeabilidade. A transmissividade dentro do sistema aquífero foi relatada em uma faixa de mais de seis ordens de magnitude, de menos de 8 pés 2 / d (0,74 m 2 / d) a mais de 9.000.000 pés 2 / d (840.000 m 2 / d), com a maioria dos valores variando de 10.000 a 100.000 pés 2 / d (930–9.290 m 2 / d). Onde o aquífero não é confinado ou é pouco confinado, a água infiltrada dissolve a rocha e a transmissividade tende a ser relativamente alta. Onde o aquífero é confinado, ocorre menos dissolução e a transmissividade tende a ser menor. No primeiro mapa regional que descreve a variação da transmissividade através do aqüífero, Miller (1986) mostrou que os valores de transmissividade excedem 250.000 pés 2 / d (23.000 m 2 / d) onde o sistema aqüífero é não confinado ou confinado. Em áreas onde o aquífero é densamente confinado, Miller (1986) indicou que a transmissividade mais baixa estava relacionada principalmente às mudanças texturais e secundariamente à espessura das rochas. O calcário micrítico no sul da Flórida e nas áreas de afloramento ascendente foi identificado como tendo transmissividade muito mais baixa do que em outras partes do sistema.
Sumidouros
Os buracos são comuns onde a rocha abaixo da superfície da terra é calcário, rocha carbonática, leitos de sal ou rochas que podem ser dissolvidas naturalmente pela água subterrânea que circula por eles. À medida que a rocha se dissolve, espaços e cavernas se desenvolvem no subsolo. Se não houver apoio suficiente para o terreno acima dos espaços, pode ocorrer um colapso repentino da superfície do terreno. Esses desabamentos podem ser pequenos ou enormes e podem ocorrer quando há uma casa ou estrada no topo.
Os sumidouros podem ser classificados com base nos processos pelos quais são formados: dissolução, cobertura-subsidência e cobertura-colapso. A formação de sumidouros pode ser acelerada por intensas retiradas de água subterrânea em curtos períodos de tempo, como as causadas pelo bombeamento para proteção contra geadas de safras de inverno no centro-oeste da Flórida. Os buracos que se desenvolveram sob as pilhas de gesso em 1994 e 2016 causaram uma perda de milhões de galões de água mineralizada contendo fosfogesso e ácido fosfórico , subprodutos da produção de fertilizantes a partir de rocha fosfática . Esses sumidouros provavelmente foram formados a partir do colapso de cavidades de dissolução preexistentes no calcário abaixo das pilhas. O lago Jackson perto de Tallahassee, Flórida, ocasionalmente drena para um ralo no fundo do leito do lago quando os níveis de água no aquífero diminuem. Dover Sinkhole, localizado ao longo do rio Peace perto de Bartow, FL , foi testemunhado drenando cerca de 10 Mgal / d (38.000 m 3 / d) de água do rio Peace em junho de 2006.
Springs
Existem 824 nascentes inventariadas em todo o sistema aqüífero Floridan, das quais 751 estão localizadas na Flórida, 17 no Alabama e 56 na Geórgia. As molas são classificadas de acordo com o valor médio de todas as medições de vazão disponíveis .
| Magnitude | Fluxo (ft³ / s, gal / min, pint / min) | Fluxo (L / s) |
|---|---|---|
| 1ª magnitude | > 100 ft³ / s | > 2800 L / s |
| 2ª magnitude | 10 a 100 pés³ / s | 280 a 2800 L / s |
| 3ª magnitude | 1 a 10 ft³ / s | 28 a 280 L / s |
| 4ª magnitude | 100 US gal / min a 1 ft³ / s (448 US gal / min) | 6,3 a 28 L / s |
| 5ª magnitude | 10 a 100 gal / min | 0,63 a 6,3 L / s |
| 6ª magnitude | 1 a 10 gal / min | 63 a 630 mL / s |
| 7ª magnitude | 2 pint / min a 1 gal / min | 8 a 63 mL / s |
| 8ª magnitude | <1 litro / min | <8 mL / s |
| Magnitude 0 | sem fluxo (locais de fluxo passado / histórico) |
Na Flórida, existem 33 fontes de magnitude 1, as mais notáveis das quais incluem:
- Spring Creek (condado de Wakulla)
- Three Sisters Springs (Citrus County)
- Silver Springs (Condado de Marion)
- Rainbow Springs (Condado de Marion)
- Wakulla Spring (condado de Wakulla)
- Wacissa Spring Group (Condado de Jefferson)
- Ichetucknee Springs (Condado de Columbia)
- Weeki Wachee Springs (Condado de Hernando)
- Juniper Springs (Condado de Marion)
Na Geórgia, há apenas uma primavera de magnitude 1, Radium Spring , que não flui mais durante condições de seca; há também seis molas de magnitude 2 e cinco de magnitude 3. A maior das 17 fontes no Alabama são três fontes de magnitude 3; não há nascentes na Carolina do Sul de magnitude 3 ou superior.
Sabe-se da existência de muitas nascentes offshore no Golfo do México e no Oceano Atlântico, no entanto, a magnitude da descarga dessas nascentes é amplamente desconhecida. A nascente de Crescent Beach, localizada a aproximadamente 2,5 milhas (4,0 km) da costa de Crescent Beach, Flórida, foi estimada para fluir a uma taxa de até 1.500 pés cúbicos / s (42 m 3 / s), ou 970 milhões US gal / d ( 3,7 milhões de m 3 / d; 3.000 acre⋅ft / d).
Veja também
- Aquífero de Biscayne
- Kissingen Springs
- Woodville Karst Plain
- Gulf Trough
- Hidrogeologia
- Mergulho em caverna
- Guerras pela água na Flórida
- Fonte da juventude
Referências
links externos
- Estudo de disponibilidade regional de água subterrânea do sistema de aquífero USGS Floridan
- USGS Aquifer Basics
- Lista das Primeiras Fontes de Magnitude na Flórida
- US Geologic Survey