O Aqüífero Guarani consiste primariamente de sedimentos calcários depositados por processos fluviais e eólicos durante os períodos Triássico e Jurássico (entre 200 e 130 milhões de anos atrás), sendo mais de 90% de sua área total recoberta com basalto ígneo de baixa permeabilidade, depositado durante o período Cretácio, que age como aquitardo e permite grande contenção de água. Isto diminui em muito a infiltração de água no aqüífero e seu subseqüente recarregamento, mas também isola o aqüífero da zona mais superficial e porosa do solo, evitando a evaporação e evapotranspiração da água nele contida.

A pesquisa e o monitoramento do aqüífero para melhor gerenciá-lo como recurso são considerados importantes, uma vez que o crescimento da população em seu território é relativamente alta, aumentando riscos relacionados ao consumo e à poluição

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