Hydrogeology Journal (2001) 9:570–583 DOI 10.1007/s10040-001-0165-5
Abstract This study integrated surface and subsurface
stratigraphic data with geophysical logs and hydrogeo-
logic data in order to characterize the hydraulic proper-
ties of the Silurian dolomite in northeastern Wisconsin.
Silurian stratigraphy consists of predictable alternations
of characteristic facies associations. A vertical profile of
hydraulic conductivity, obtained from short-interval packer
tests in a core hole that penetrates a majority of the
Silurian section, indicates that hydraulic conductivity
ranges over five orders of magnitude (10
–1
to 10
–6
cm/s).
Matrix conductivity is generally low and varies with tex-
ture; the finer-grained restricted-marine and transitional
facies being less permeable than the coarser-grained
open-marine facies. High-conductivity values are gener-
ally associated with bedding-plane fractures, and fracture
frequency is greater in the restricted-marine facies.
High-flow features in 16 wells were identified using
fluid-temperature/resistivity and heat-pulse flowmeter
logs. Natural-gamma logs were used to identify the
stratigraphic position of flow features in each well and to
correlate flow features to specific stratigraphic horizons.
By combining stratigraphic, geophysical, and hydrogeo-
logic data, 14 high-permeability zones within the Silurian
aquifer have been identified and correlated in wells more
than 16 km apart. These zones parallel bedding, appear
most pronounced at contacts between contrasting
lithologies, and are most abundant in restricted-marine
lithologies.
Résumé Cette étude a intégré des données stratigraphi-
ques de surface et souterraines à des logs géophysiques
et à des données hydrogéologiques, dans le but de carac-
tériser les propriétés hydrauliques de la dolomie du
Silurien du nord-est du Wisconsin. La stratigraphie du
Silurien consiste en des alternances prédictibles d’asso-
ciations de faciès typiques. Un profil vertical de la con-
ductivité hydraulique, obtenu à partir de tests rapprochés
entre packers dans un forage carotté qui traverse la plus
grande partie de la série du Silurien, indique que la con-
ductivité hydraulique varie de 5 puissances de 10, entre
10
–1
to 10
–6
cm/s. La conductivité de la matrice est en
général faible et varie en fonction de la texture, du fait
que le faciès de mer fermée à grain le plus fin est moins
perméable que le faciès de mer ouverte à plus gros grain.
Les valeurs élevées de conductivité hydraulique sont
généralement associées aux fractures de joints de bancs,
et la fréquence des fractures est plus forte dans les faciès
de mer fermée.
De forts écoulements dans 16 puits ont été mis en
évidence à partir de logs de résistivité/température de
l’eau et de mesure de vitesse par choc thermique. Les
logs gamma naturel ont été utilisés pour identifier la
position stratigraphique des écoulements dans chaque
puits et pour corréler ces écoulements avec des horizons
stratigraphiques spécifiques. En combinant les données
stratigraphiques, géophysiques et hydrogéologiques, 14
zones à forte perméabilité ont été identifiées dans
l’aquifère silurien et ont été corrélées entre des puits
situés à plus de 16 km les uns des autres. Ces zones par-
allèles à la stratification apparaissent les plus marquées
au contact entre des lithologies contrastées, et sont plus
abondantes dans les lithologies de mer fermée.
Resumen El presente estudio ha integrado datos estrati-
gráficos superficiales y subterráneos con registros geofí-
sicos y datos hidrogeológicos para caracterizar las pro-
piedades hidráulicas de las dolomitas Silúricas del
Nordeste de Wisconsin. La estratigrafía del Silúrico con-
siste en alternancias de asociaciones de facies caracterís-
ticas predecibles. Un perfil vertical de la conductividad
hidráulica, obtenido mediante ensayos cortos con obtura-
dores en un sondeo que penetra la mayoría de la sección
del Silúrico, indica que existen variaciones superiores a
cinco órdenes de magnitud (de 10
–1
a 10
–6
cm/s). La con-
ductividad de la matriz es generalmente baja y variable
Received: 8 July 1999 / Accepted: 1 October 2001
Published online: 4 December 2001
© Springer-Verlag 2001
M.A. Muldoon (
✉
)
Department of Geology, University of Wisconsin-Oshkosh,
800 Algoma Blvd, Oshkosh, Wisconsin 54901, USA
e-mail: muldoon@uwosh.edu
Tel.: +1-920-4244461, Fax: +1-920-4240240
J.A. (Toni) Simo
Department of Geology and Geophysics,
University of Wisconsin-Madison, 1215 W. Dayton St.,
Madison, Wisconsin 53706, USA
K.R. Bradbury
Wisconsin Geological and Natural History Survey,
3817 Mineral Point Rd., Madison, Wisconsin 53705, USA
Correlation of hydraulic conductivity with stratigraphy
in a fractured-dolomite aquifer, northeastern Wisconsin, USA
M. A. Muldoon · J. A. (Toni) Simo · K. R. Bradbury