Tecnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento aplicadas ao mapeamento geologico e geotecnico no municipio de Tres Cachoeiras, litoral norte do Rio Grande do Sul

As técnicas de sensoriarnento remoto e geoprocessamento são fundamentais para processamento e integração de dados de mapeamento geológico/geotécnico, principalmente estudos de gerenciamento e planejamento. A área estudada compreende o município de Três Cachoeiras. Litoral Norte do Rio Grande do Sul o qual inclui-se na "Reserva da Biosfera da Mata Atlântica". O município tem st: deparado com problemas de localização de sitios adequados à disposição final dos resíduos sólidos. bem como o assentamento de loteamentos residenciais e industriais, localização de jazidas de extração de material para construção, fontes de abastecimento de água e necessidade de criação de áreas de preservação ambiental. O objetivo deste trabalho foi produzir mapeamentos da área em questão, através da pesquisa geológico-geotécnica desenvolvida com emprego de imagens de satélite e fotografias aéreas, em que as informações foram cruzadas no SIG. Baseado nisto, investigaram-se os aspectos acima mencionados. a partir de uma contribuição geológico/geotécnica ao município, incluindo-se levantamento de campo, fotointerpretação, processamento e classificação de imagens do município de Três Cachoeiras, sendo os dados integrados num sistema de geoprocessamento. Utilizando-se cartas planialtimétricas, fotografias aéreas e imagem de satélite LANDSAT TM5. foram criados planos de informação como o limite da área estudada, a estrutura viária municipal, a delimitação de reservas ecológicas baseadas na legislação ambiental vigente e, por meio do modelo numérico do terreno, a carta de declividade. A fotointerpretação gerou planos de rede de drenagem, litológica. morfoestruturas e formações superficiais. Os dados de campo. sobrepostos às litológicas obtidas por fotointerpretação, produziram a carta litológica. No tratamento das imagem, foram gerados produtos com contraste, operações entre bandas, filtragens e análise de componentes principais, os quais contribuíram parira classificação da imagem e resultando nos planos de rochas/solos e cobertura/uso do solo (carta de uso atual do solo). O cruzamento destas informações permitiu a obtenção da carta de formações superficiais, lidrogeológica que, juntamente com as cartas litológica, declividades e uso atual do solo distribuíram os atributos do meio físico em planos elaborados por novos cruzamentos, que satisfazem o objetivo do estudo, sendo estes planos o produto final, ou seja, cartas de recomendação: a extração de materiais para construção civil; a implantação de obras de infraestrutura; a disposição de resíduos sólidos e loteamentos; geotécnica à agricultura; à implantação de áreas destinadas à preservação ambienta1 e recuperação.

Bioclastos de organismos terrestres e marinhos na praia e plataforma interna do Rio Grande do Sul : natureza, distribuição, origem e significado geológico

Fácies marinhas e costeiras associadas a eventos transgressivos-regressivos quaternários ocorrem na Planície Costeira do Rio Grande do Sul e na plataforma continental adjacente. Enquanto as fácies expostas na planície costeira apresentam uma composição essencialmente siliciclástica, as fácies submersas, hoje aflorantes na antepraia e plataforma interna, apresentam, muitas vezes, uma composição carbonática. Formada por coquinas e arenitos de praia fortemente cimentados, estas fácies destacam-se do fundo oceânico como altos topográficos submersos. Os altos topográficos da antepraia têm atuado como fonte de boa parte dos sedimentos e bioclastos de origem marinha encontrados nas praias da área de estudo. Os bioclastos carbonáticos que ocorrem nestes locais caracterizam uma Associação Heterozoa, ou seja, são formados por carbonatos de águas frias, característicos de médias latitudes, e são representados principalmente por moluscos, equinodermos irregulares, anelídeos, crustáceos decápodos, restos esqueletais de peixes ósseos e cartilaginosos, cetáceos, tartarugas e aves semelhantes à fauna atual. Além destes bioclastos de origem marinha, as praias estudadas apresentam a ocorrência de fragmentos orgânicos provenientes de afloramentos continentais fossilíferos, contendo abundantes restos esqueletais de mamíferos terrestres gigantes extintos, das ordens Edentada, Notoungulada, Litopterna, Proboscidea, Artiodactila, Perissodactila, Carnívora e Rodentia. A concentração dos bioclastos na praia resultada da ação direta dos processos hidrodinâmicos que atuam na região de estudo (ondas de tempestade, deriva litorânea, correntes, etc). A variação no tamanho médio dos bioclastos encontrados ao longo da linha de costa está relacionada ao limite da ação das ondas de tempestades sobre o fundo oceânico, o qual é controlado principalmente pela profundidade. Os afloramentos-fonte submersos podem ser divididos em holocênicos e pleistocênicos. A tafonomia dos bioclastos pleistocênicos permite argumentar que após o penúltimo máximo transgressivo que resultou na formação do sistema deposicional Laguna-Barreira III (aproximadamente 120 ka) parte dos depósitos lagunares permaneceram emersos e não estiveram sob a ação marinha (barrancas do arroio Chuí, com a megafauna preservada in situ), enquanto que parte dos depósitos lagunares esteve sob ação direta do ambiente praial. Em diversas feições submersas observam-se coquinas contendo fósseis de mamíferos terrestres, indicando o retrabalhamento dos sedimentos lagunares em ambiente praial. As coquinas que apresentam moluscos pouco arredondados e de maior granulometria são aqui definidas, informalmente, como Coquinas do Tipo 1. Como conseqüência da última regressão pleistocênica (iniciada após o máximo transgressivo de 120 ka) estas coquinas ficaram submetidas a uma exposição subaérea. Este fato possibilitou a dissolução diferenciada dos componentes carbonáticos existentes nos depósitos (coquinas e arenitos) e sua recristalização (calcita espática) em ambientes saturados em água doce. A Transgressão Pós-Glacial (iniciada em torno de 18 ka) foi responsável pelo retrabalhamento dos arenitos e coquinas, recristalizando mais uma vez os elementos carbonáticos. Devido ao seu grau de consolidação estes depósitos resistiram à erosão associada à elaboração da superfície de ravinamento e encontram-se atualmente expostos na antepraia e, mesmo, na linha de praia atual. Pelo menos há 8 ka houve novamente um período favorável à precipitação de carbonato de cálcio, ocorrendo a litificação de rochas sedimentares em uma linha de praia numa cota batimétrica inferior a atual. Neste intervalo de tempo formaram-se as coquinas e arenitos não recristalizados, apresentando fragmentos de moluscos muito fragmentados e arredondados e de menor granulometria, aqui definidas, informalmente, como Coquinas do Tipo 2. A interpretação da tafonomia dos bioclastos de idade holocênica sugere pelo menos duas fácies deposicionais: (a) Fósseis articulados numa matriz areno-síltica, preenchidos por silte e argila, interpretados como originalmente depositados em regime transgressivo no ambiente Mesolitoral (foreshore) para Infralitoral superior (upper shoreface), com baixa ação de ondas. (b) Fragmentos de carapaças e quelas isoladas encontradas numa coquina fortemente cimentada por calcita espática, por vezes recristalizada, interpretados como concentrados na Zona de Arrebentação por ondas de tempestades. A dinâmica costeira atual retrabalha novamente os sedimentos inconsolidados enquanto as rochas sedimentares consolidadas (formadas pelas Coquinas Tipo 1 e 2) resistem parcialmente à erosão e constituem os altos topográficos submersos (parcéis) descritos neste trabalho.

Utilização do resíduo de corte de granito (RCG) como adição para produção de concretos

Grande parte dos processos industriais são fontes geradoras de resíduos, na forma de gases, líquidos ou sólidos, provocando, quase sempre, degradação ambiental. A utilização de resíduos e subprodutos industriais na Construção Civil apresenta-se como uma excelente alternativa para diminuição do impacto ambiental causado, e maior contribuição para o desenvolvimento sustentável, considerando que a Construção Civil é o setor da atividade tecnológica que consome grande volume de recursos naturais e parece ser um dos mais indicado para absorver os resíduos sólidos. O resíduo gerado a partir do beneficiamento de rochas (resíduo de corte de granitos) é resultante do processo de serragem de blocos de rochas em placas, num equipamento denominado tear. Na serragem, cerca de 25% a 30% do bloco é transformado em pó, que na maioria dos casos, é depositado nos pátios das empresas. No Brasil, a quantidade estimada de geração deste resíduo é de 165000 toneladas por ano, sendo o Espírito Santo, Bahia, Ceará e Paraíba os estados que geram maior volume. Neste trabalho foi realizado a caracterização física, química e de risco ambiental do resíduo de corte de granito (RCG), bem como a avaliação do potencial de oxidação do Fe contido. Foi também realizada a viabilidade técnica do seu uso em concretos, com adição em teores de 10% e 20% em relação à massa de cimento. Para os concretos produzidos, foram avaliadas as propriedades do concreto endurecido (resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e resistência à tração na flexão), e parâmetros de durabilidade (absorção por sucção capilar e absorção por imersão). A análise dos resultados permite concluir que o resíduo de corte de granito não apresenta riscos ambientais, que sua utilização como adição em concretos é viável tecnicamente, e que 10% de adição é o teor que apresenta melhor desempenho.

Efeitos da espacialização de propriedades físicas nas respostas hidrológicas da bacia do rio Ibirapuitã, Rio Grande do Sul

O objetivo desta tese consistiu em avaliar a influência da espacialização de propriedades físicas de bacias hidrográficas, relacionadas à topografia, ao uso do solo, à litologia e à tectônica, e os efeitos na resposta hidrológica. Tais elementos foram desagregados em unidades de resposta hidrológica através de uma estrutura vetorial, com base em técnicas de sensoriamento remoto e sistemas de informação geográfica, que facilitou a modelagem, contemplando os processos hidrológicos verticais e laterais envolvidos. Diferentes níveis de agregação e desagregação espacial alicerçaram a aplicação do hidrograma de Clark para a transformação de chuva em vazão com base nos valores da precipitação efetiva, a partir da utilização do método curva número - CN. A bacia hidrográfica do Rio Ibirapuitã, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, com área de 5.976 km2, constituiu o estudo de caso, cuja espacialização envolveu um pixel de um km e a utilização do conceito de hidrotopos. As características geológicas evidenciaram a incidência de rochas vulcânicas basálticas (72%), arenitos (24%) e siltito-folhelho (4%), e lineamentos tectônicos, espacializados sob a forma de freqüência, com ocorrência de 47% para a classe forte, 35% para a classe média, 12% para a classe muito forte e o restante 6 % para a classe fraca. A topografia evidenciou um relevo em que as cotas topográficas indicaram valores entre 70 e 230 m. O uso do solo é caracterizado por seis classes, com destaque para campos e pastagens que cobrem cerca de 60% da área, seguindo-se a cultura de arroz irrigado (27%) e matas (11%). Às simulações hidrológicas iniciadas com a influência da litologia, seguiram-se com a incorporação sucessiva dos efeitos da tectônica, da desagregação em duas sub-bacias, da desagregação em cinco sub-bacias. Os resultados obtidos pelas simulações hidrológicas e avaliados pelo coeficiente de eficiência R2 de Nash e Sutcliffe pelo erro médio absoluto (Mean Absolute Error – MAE) e pelos seus incrementos indicaram: a) que os efeitos da variabilidade espacial da litologia constituiu a influência mais significativa (R2 = 0,489, MAE = 0,32); b) que a tectônica foi o segundo fator em importância (R2 = 0,569, MAE = 0,25).; que a desagregação em duas sub-bacias foi a menos importante.(R2 = 0,582, MAE = 0,24); que a desagregação em cinco sub-bacias foi o terceiro fator mais importante (R2 = 0,725, MAE = 0,24).

Argilominerais e ostracodes da Formação Alagamar (cretáceo inferior), Bacia Potiguar, NE - Brasil : paleoambiente e indicadores térmicos

A Fonnação Alagamar corresponde ao estágio transicional na evolução tectono-sedimentar da bacia Potiguar, representada inicialmente por um ambiente tlúvio-deltaico passando a lagunar restrito com indícios de intluência marinha. Os resultados obtidos nas análises por DRX, a partir das frações> 2 11me < 211m, demonstram variações na composição mineralógica ao longo das perfurações analisadas. A principal característica é a forte contribuição de minerais detríticos na fração >2 I-lme a predominância de argilominerais na fração <2 I-lmrepresentados por esmectita, ilita, caulinita, clorita, sepiolita e interestratificados de ilitalesmectita (IIE) e cloritalesmectita (CIE). As carapaças de ostracodes identificadas correspondem a espécies nãomarinhas de três famílias mais comuns no Cretáceo: Cyprididae, Limnocytheridae e Darwinulidae. A avaliação estatística da composição ontogenética das espécies fósseis, tomou-se útil neste trabalho para estimar os níveis de energia do paleoambiente deposicional. As associações de argilominerais e ostracodes, caracterizadas ao longo dos cilindros de sondagens estudados na Fonnação Alagamar, sugerem a variação dos ambientes deposicionais a partir de um ambiente lacustre e de clima árido. Ainda a passagem por uma fase transgressiva com o aumento da salinidade, condições de fundo redutoras e margens subaquosas, ocasionam exposições subaéreas intennitentes, culminandono topo com um período mais úmido e condições de águas salinas O rico conteúdo em esmectita assemelha os depósitos da Fonnação Alagamar aos depósitos neoaptianos, os quais estão associados a condições climáticas com tendência à aridez. Sugere, ainda, morfologia pouco acidentada e drenagem reduzida ao redor de um paleolago restrito, o que favorece o desenvolvimento de solos do tipo vertissolo, fonte principal da esmectita da área. Os teores baixos de ilita e caulinita são, em grande parte, do resultado de erosão reduzida, atribuído ao relevo pouco acidentado da área. A associação dos argilominerais ilita, esmectita e interestratificados não ordenados indica condições rasas de soterramento e baixas temperaturas de diagênese nas amostras da base da perfuração RN6, alto de Macau. Ainda, a coloração apresentada pelas carapaças de ostracodes, entre o amarelo-laranja muito claro (2,5 Y 8/4) e amarelo amarronado(10 YR 6/6), sugerem níveis imaturos quanto à maturação da matéria orgânica. Na perfuração RN9, próxima a falha de Ubarana, condições de maturação da matéria orgânica são indicadas pelas cores cinza muito preto (5 Y 3/1) a preto (5 Y 2,5/1) apresentadas pelas carapaças de Candona sp.1, originalmente de cor branca (5 YR S/1 aiO YR 8/1). As intensidades e a fonna dos picos da ilita e da caulinita, a ausência de interestratificados e de argilominerais expansivos indicam condições de diagênese mais intensas que na perfuraçãoRN6. Associações de argilominerais identificadas em análises de difração de raios-X e mudanças na coloração das carapaças de ostracodes sugerem a utilização destes constituintes como indicadores ténnicos (geotennômetros) da maturação da matéria orgânica presente em rochas geradoras de hidrocarbonetos. Palavras chaves: Fonnação Alagamar, argilominerais, ostracodes, geotermômetros, bacia Potiguar.

Modelamento geomecânico para o dimensionamento de pilares de carvão

O dimensionamento de pilares em mineração de carvão, no Brasil, sempre foi considerado conservativo em relação às metodologias e características das camadas que estava sendo lavrada. Torna-se necessário reverter o status-quo existente nesse tema para que a atividade de mineração em carvão se torne mais lucrativa e segura ao mesmo tempo. Problemas geomecânicos, que causaram acidentes fatais, diminuição das reservas de carvão, alto custo de extração e baixa recuperação na lavra são decorrentes ao baixo conhecimento do comportamento geomecânico do maciço rochoso e das metodologias de modelamento geomecânicos. Esse trabalho propõe uma nova técnologia de mapeamento geomecânico e caracterização geomecânica para determinar parâmetros geomecânicos das rochas que formam o sistema piso-pilarteto de uma camada de carvão. O dimensionamento de pilares, então, deve ser baseado nessas informações que alimentam um modelo geomecânico que utiliza métodos numéricos para solucionálos. Dentro do processo de aquisição de informações geomecânicas são propostos novos métodos de mapeamento geomecânico por janela amostral e o cálculo dos índices espaçamento médio e freqüência de descontinuidades. Baseado nas características quantitativas das descontinuidades é proposto o cálculo do RQD* (Rock Quality Designation teórico) para a camada de carvão com base na função de distribuição que se ajusta ao histograma de distribuição do espaçamento de descontinuidades. Esse procedimento refletiu melhor a qualidade do maciço rochoso, baseado no índice RMR (Rock Mass Rating). Considerando-se a qualidade do maciço rochoso e utilizando critérios de rupturas empíricos, foram estimados os parâmetros geomecânicos das rochas que alimentaram os modelos geomecânicos.(Continua)_ Foram gerados modelos numéricos para simular situações reais encontradas na camada Bonito em Santa Catarina e propor um novo paradigma para dimensionamento de pilares, baseado em simulação numérica, considerando todo o entorno do pilar, compreendendo o sistema piso-pilarteto. Os resultados desses modelos são comparados com o monitoramento das deformações dos pilares para confrontar as simulações numéricas com o comportamento geomecânico do maciço insitu. Os resultados apresentaram grande qualidade e concordância com o comportamento dos pilares apresentados no monitoramento das deformações, provando que a metodologia proposta aqui pode ser utilizada em futuros projetos de dimensionamento de pilares.

Contaminação do meio físico por hidrocarbonetos e metais na área da Refinaria Alberto Pasqualini, Canoas, RS

O presente estudo resulta de convênio entre a Fundação de Apoio da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (FAURGS) e a Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), tendo como objetivo o diagnóstico das contaminações por metais e hidrocarbonetos dos solos e águas subterrâneas na área e seus domínios. Os poços tubulares profundos existentes ao redor da refinaria registram 559 unidades distribuídas num raio de 2.000 metros, que têm uso residencial dominante (81,5%) e, em menor escala, comercial (6,5%), industrial (2,6%) e público (0,9%). A caracterização geológica revelou grande variação lateral e vertical, marcada pela ocorrência de sedimentos quaternários síltico-argilosos e arenosos finos com lentes de argilas orgânicas plásticas, tendo espessura de até 14 metros cobrindo rochas sedimentares da Formação Sanga do Cabral. Esta última composta principalmente por arenitos finos a muito finos, siltitos e argilitos avermelhados. Uma parcela significativa da área encontra-se capeada por aterros de terraplenagem com espessuras entre 0,5 e 4 metros. Os estudos hidrogeológicos da área registram a existência de um aqüífero freático livre, constituído pelo material de aterro e camadas sedimentares superficiais, e outro semi-confinado, representado por níveis arenosos descontínuos intercalados no pacote dominantemente síltico-argiloso de sedimentos quaternários. Os sedimentitos da Formação Sanga do Cabral fazem parte do aqüífero semiconfinado. O diagnóstico da contaminação de solos por hidrocarbonetos e metais contou com a análise química de 94 amostras coletadas em 48 sondagens manuais em diferentes profundidades. Os resultados apontaram a virtual ausência de vanádio e baixos níveis de contaminação por cromo, mercúrio, cádmio, cobre, chumbo e Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (TPH). A grande quantidade de amostras permitiu a realização de uma avaliação geoestatística para determinação dos teores naturais do terreno e das concentrações oriundas de contaminações. Os solos presentes no entorno da bacia de aeração e da área de descarte de borras e caliças apresentaram as maiores concentrações de metais e, mesmo que inexpressivas, de TPH. A avaliação da qualidade das águas subterrâneas do aqüífero semiconfinado foi realizada através da instalação de 10 poços de monitoramento com profundidades da ordem de 20 metros e coleta de amostras para análises químicas. Também foram coletadas amostras do aqüífero freático em 9 poços de monitoramento rasos com profundidades da ordem de 5 metros, já existentes na ocasião. Os resultados obtidos para as águas do aqüífero semi-confinado retratam uma boa situação ambiental deste, com teores de metais inexistentes na grande maioria dos poços e concentrações abaixo dos limites de intervenção apenas em alguns. Hidrocarbonetos de petróleo (TPH) foram registrados em apenas um poço, em quantidade inexpressiva. Os poços rasos revelam um cenário menos favorável no aqüífero freático, apontando contaminação pouco significativa por hidrocarbonetos de petróleo em apenas 4 locais.

Modelagem numérica da evolução da linha de costa das praias localizadas a oeste da cidade de Fortaleza, Ceará : trecho compreendido entre o rio Ceará e a praia do Cumbuco

Há aproximadamente meio século, as praias situadas a sotamar do Porto do Mucuripe, em Fortaleza, vem sofrendo intensos processos erosivos, creditados em grande parte à construção e ampliação deste porto. O fato é que o acentuado crescimento urbano da capital cearense ocasionou a fixação de dunas e a quebra do fluxo longitudinal de sedimentos em seu litoral, resultando no recuo da linha de costa e na necessidade de intervenção antrópica por meio de obras rígidas que viessem a garantir a preservação da infra-estrutura existente nos trechos mais afetados. Como conseqüência da fixação das praias, o suprimento de material sedimentar passou a ficar retido, enquanto que o potencial de transporte das ondas se preservou. A quebra deste equilíbrio dinâmico acarretou a transferência dos processos erosivos para as praias adjacentes, o que tornou-se um problema cada vez maior, pois as soluções adotadas nestas praias eram idênticas às anteriores. As conseqüências deste processo para uma cidade como Fortaleza, onde o turismo é uma das principais fontes de renda, são graves, dado que como resultado final, encontramos longos trechos de praias com a balneabilidade comprometida e perda de qualidade visual. O litoral situado a oeste da capital é limitado à direita pela foz do Rio Ceará e à esquerda por um promontório rochoso, onde situa-se a Ponta do Pecém. Este trecho compreende aproximadamente 30 km de praias arenosas, com granulometria média e fina, e com ondas incidindo sobre a costa de forma obliqua, o que as torna o principal mecanismo de transporte de sedimentos. A ocupação urbana concentra-se principalmente nas praias mais próximas a Fortaleza, onde observa-se ainda, o afloramento de rochas de praia e grande perda de material sedimentar, fornecendo indícios da transferência dos processos erosivos da orla marítima da capital para estas praias. Com a conclusão das obras do Porto do Pecém e de um pólo industrial que visa desfrutar da localização estratégica deste porto, é natural que ocorra uma intensificação nos processos de ocupação urbana das praias próximas à área. Tal constatação motivou um trabalho de modelagem da dinâmica desta zona com o objetivo de nortear um plano de uso e ocupação das áreas localizadas próximas à praia, de forma que se possa prever o comportamento da linha de costa e evitar que sejam repetidos certos equívocos como a construção em zonas de forte dinâmica e a fixação das fontes primárias de fornecimento de sedimentos, que são as dunas frontais. Dada a disponibilidade de dados, bons processadores e aos custos significativamente reduzidos da modelagem numérica, adotou-se o pacote GENESIS – RCPWAVE, que além de ser de domínio público, é a base do sistema de modelagem de linha de costa adotado pelo CERC (Coastal Engineering Research Center), U.S.A., para aplicações em costa aberta, em regiões sujeitas às intervenções humanas. A calibração do modelo se fez considerando as linhas de praia medidas em 1974 pela DHN e em 2001 com o uso de GPS. Os dados de onda utilizados foram obtidos por um ondógrafo direcional do tipo Waverider, instalado a uma profundidade de 18 metros nas proximidades da Ponta do Pecém. Os dados relativos ao modelo conceitual dos processos predominantes na região, como: contribuições externas, variação granulométrica e variações sazonais de perfis foram obtidos de levantamentos bibliográficos de trabalhos anteriores. Por último, informações relativas às estruturas existentes e seu comportamento, ao afloramento de formações rochosas e o último levantamento da linha de praia, foram obtidas através de trabalhos de campo. De uma forma geral, o comportamento previsto pelo modelo mostrou-se semelhante ao observado nos diferentes levantamentos. Considerando-se as limitações dos processos envolvidos no levantamento de dados, onde tanto a carta da DHN quanto o mapeamento por satélite estão sujeitos a imprecisões e ainda, que a série de dados confiáveis de ondas para a região possuía apenas dois anos, é importante notar que, em linhas gerais, a formulação matemática do modelo representou satisfatoriamente os processos envolvidos. Os resultados fornecidos possibilitam a extrapolação da evolução da linha de costa e indicam pontos de provável recuo ou avanço da praia, norteando a sua ocupação. A ferramenta gerada proporciona ainda a avaliação do impacto de intervenções por meio de estruturas rígidas ou engordamento de praia ao longo do tempo e gera uma estimativa dos valores de deriva litorânea para os diferentes trechos de praia, possibilitando avaliar os efeitos das intervenções nas praias adjacentes.

Metalogenese dos depositos hidrotermais de metais-base e au do ciclo brasiliano no bloco São Gabriel, RS

Os depósitos de metais-base (Camaquã, Santa Maria e na Formação Passo Feio), e Au (Bossoroca) mais importantes do Rio Grande do Sul foram gerados durante o Ciclo Brasiliano ao longo de três eventos distintos, relacionados ao magmatismo e metamorfismo contemporâneos (700, 594 e 562 Ma); os metais foram derivados de fontes relacionadas à crosta juvenil e ao embasamento antigo. O depósito de ouro da Bossoroca (700 Ma) consiste de veios de quartzo com Au e subordinadamente pirita, calcopirita, galena e teluretos, sendo classificado como um depósito orogênico epizonal. Os filões de quartzo aurífero são hospedados por rochas, piroclásticas calcico-alcalinas de composição andesítica, dacítica com basaltos e epiclásticas subordinadas, pertencentes a Formação Campestre. Estudos do zircão através do método U-Pb via SHRIMP mostram que as rochas vulcânicas encaixantes foram geradas a cerca de 760 Ma atrás, no início do Ciclo Brasiliano, e sofreram metamorfismo regional de baixa pressão na transição entre os facies xistos verdes e anfibolito a cerca de 700 Ma. Os depósitos de metais-base do sistema Camaquã Cu (Au, Ag) e Santa Maria Pb-Zn (Cu, Ag) são hidrotermais magmáticos distantes, provavelmente ligados à intrusões graníticas, e foram gerados há cerca de 594 Ma durante o magmatismo pós-colisional do final da Orogenêse Dom Feliciano. As mineralizações de Cu (Au) e Pb hospedados pela Formação Passo Feio são hidrotermais epigenéticas e foram gerados há 562 Ma durante a intrusão do Granito Caçapava. A composição isotópica do Pb dos sulfetos dos depósitos de Camaquã-Santa Maria indica que os metais foram derivados de uma fonte crustal com Pb muito primitivo no final do Ciclo Brasiliano. A composição isotópica do enxofre dos sulfetos desses depósitos (~ 0‰ CDT) indica uma origem magmática para o enxofre. Os metais dos depósitos hidrotermais epigenéticos da Formação Passo Feio foram também derivados do embasamento antigo, com contribuição importante das rochas meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. O enxofre dessas mineralizações possui origem mista, originada pela mistura de fluidos magmáticos (Granito Caçapava) com enxofre derivado da lixiviação das meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. Os metais concentrados no depósito de Au da Bossoroca foram mobilizados durante o metamorfismo regional dinamotermal através da interação de fluidos de origem profunda que ascenderam através da pilha vulcanosedimentar extraindo Au e outros metais, e depositando-os em níveis crustais mais rasos em sítios estruturalmente favoráveis. A fonte do Pb determinada para o depósito de Au da Bossoroca é de origem profunda e corresponde a mesma fonte do magma de arco juvenil gerador das rochas vulcânicas do arco. Os isótopos de C-O mostram assinaturas compatíveis com uma fonte profunda para estes fluidos mineralizadores.

Estudo da perícia em petrografia sedimentar e sua importância para a engenharia de conhecimento

Perícia é a capacidade de aplicar habilidades intelectuais para resolver problemas em domínios estratégicos, com um desempenho e qualidade de solução superior à média dos profissionais da área. Ampliar a compreensão do que é a perícia fornece suporte e justificativas para a proposição de novos recursos para aquisição e modelagem de conhecimento na área da Engenharia de Conhecimento. Esta tese apresenta os resultados de um estudo sobre a perícia em Geologia, em especial numa aplicação em Petrografia Sedimentar. A tarefa em questão é especialmente significativa porque, ao contrário das tarefas típicas, cujo estudo tem levado ao desenvolvimento de diversas metodologias de aquisição de conhecimento, essa tarefa aplica primariamente raciocínio baseado na análise de imagens e, secundariamente, busca e métodos analíticos para interpretar os objetos da perícia (no caso, rochas-reservatório de petróleo). O objetivo deste projeto de tese é a identificação dos recursos cognitivos aplicados por especialistas na solução de problemas, que são essencialmente de reconhecimento visual e a representação do que é reconhecido. A interpretação dessas habilidades fornece fundamentos para a proposta de novos recursos para aquisição e modelagem, e posterior desenvolvimento de sistemas especialistas para interpretação de rochas. Também contribuem para o tratamento da perícia em outros campos que possuam o mesmo caráter de reconhecimento visual tal como a interpretação de rochas. O estudo foi desenvolvido em duas fases. Na primeira, o conhecimento foi eliciado de um especialista em Petrografia Sedimentar e estruturado, utilizando técnicas tradicionais de aquisição de conhecimento. A segunda fase envolveu o desenvolvimento de um experimento com dezenove geólogos com diferentes níveis de perícia, para identificar os tipos de conhecimentos que suportam a perícia e quais os métodos de solução que são aplicados nos altos níveis da perícia. O estudo das habilidades cognitivas demonstrou que especialistas em Petrografia sedimentar desenvolvem uma grande variedade de formas mentais e hierarquias que diferem daquelas normalmente descritas na literatura da área. Especialistas retém ainda um grande conjunto de abstrações simbólicas de imagens, denominados aqui de pacotes visuais. Os pacotes visuais possuem importante papel na indexação das estruturas mentais e na condução do processo de inferência. As representações são tipicamente associadas com seus próprios métodos de solução de problemas adequados à complexidade da tarefa de caracterização de reservatórios. A aplicação desses recursos faz parte do conjunto de conhecimentos tácitos dos especialistas. A associação de grafos de conhecimento e a análise de casos mostrou-se, neste trabalho, um método adequado para a externalizar e adquirir o conhecimento declarativo e as relações causais, as quais não são evidenciadas com as técnicas de aquisição de conhecimento tradicionais. Métodos de solução de problemas, por sua vez, foram eliciados com o auxílio das bibliotecas de solução de problemas disponíveis na literatura e grafos de conhecimento. O modelo de representação, aqui proposto, expressa o conhecimento em dois níveis: o nível da externalização, compatível com o conhecimento de um intermediário em Petrografia Sedimentar, e o nível da inferência, que modela o conhecimento tácito do especialista. Esta tese apresenta de forma inédita o conceito de pacote visual como uma primitiva de representação e um conjunto de métodos de solução de problemas adequados à interpretação de rochas.

Incorporação de dados geomecânicos em projetos de suporte de teto em mina subterrânea de carvão

o estado de Santa Catarina é responsável por 50% da produção nacional de carvão. A produção de carvão nas carboníferas da região de Criciúma - SC ocorre por meio de mineração subterrânea, utilizando o método de câmaras e pilares. Os sistemas de suportes de teto em mina subterrânea de carvão têm apresentado notáveis mudanças no seu desenvolvimento ao longo da história. Para tanto, atualmente existe uma ampla gama de tipos de suportes ou mecanismos de sustentação. O teto das minas de carvão é composto de rochas sedimentares as quais variam em espessura e em extensão lateral. Além disso, essas rochas apresentam resistência variada e características estruturais distintas. Contudo, o padrão de sustentação geralmente é o mesmo, independente da qualidade do maciço. Esse estudo buscou verificar se o padrão de suporte de teto atualmente empregado na Mina Barro Branco, apresenta-se adequado às distintas condições geológicas e geomecânicas do maciço rochoso que compõe o teto imediato da mina. Para este fim, o teto imediato foi avaliado ao longo de várias seções da mina e as informações foram usadas para classificar o maciço em zonas de acordo com o sistema Coal Mine Roof Rating (CMRR) proposto pelo U.S. Bureauof Minesem 1994. Diferentes índices de CMRRforam identificados e então considerados para definir a largura máxima nos cruzamentos, o comprimentoe a capacidadede carregamento dos parafusos de teto. Estatísticas da mina revelam que caimentos de teto acorreram quando as dimensões e o padrão de suporte empregado estão aquém do mínimo recomendado pelo CMRR. Esta metodologiaprovou ser adequada, minimizando os riscosde ruptura de teto e predizendoo tipo de suporte mais apropriadoa ser empregado às várias zonas dentro do depósito. Estes resultados preliminares devem ser validados em diferentes locais da mina e ajustes secundários devem ser implementados no método principalmente devido ao uso de explosivos no desmonte das rochas.

Modelamento e avaliação de dados geofísicos e geoquímicos aplicada na pesquisa de metais básicos e Au no prospecto Volta Grande (complexo intrusivo Lavras do Sul, RS, Brasil)

A modelagem, a correlação e a análise de dados geofísicos e geoquímicos, aplicados para avaliar/definir a distribuição e o controle de teores de minério num espaço 3D, não são procedimentos adotados para o caso de depósitos de metais básicos e Au. Essa tese de doutorado tem o objetivo de avaliar e definir uma metodologia de modelagem, correlação e análise de dados geofísicos e geoquímicos para controle de teores de metais básicos e Au. Tal metodologia foi aplicada no Prospecto Volta Grande (Lavras do Sul, RS). A região de Lavras do Sul (RS) possui uma série de ocorrências minerais do tipo veios de quartzo com metais básicos e Au, as quais estão relacionadas com o processo de alojamento do Complexo Intrusivo Lavras do Sul. Esse complexo é uma intrusão predominantemente granítica, zonada e multifásica, cujas rochas têm filiação com as séries shoshonítica a alcalina. As ocorrências de veios estão relacionadas a zonas de alteração hidrotermal controladas por fraturas predominantemente WNW-ESE. O Prospecto Volta Grande é constituído por uma série de tais veios alojados tanto no granito intrusivo, quanto nas rochas vulcânicas e vulcanoclásticas da Formação Hilário. A metodologia desenvolvida consiste: 1) da construção de uma base de dados comum para o georreferenciamento 3D dos dados; 2) processamento estatístico e geoestatístico das variáveis de interesse (dados geofísicos e geoquímicos); 3) modelagem 3D das variáveis de interesse para definir a distribuição espacial; e 4) análise da correlação entre as variáveis para definir o controle 3D dos teores de minério por meio de métodos indiretos. Essa metodologia, na medida em que haja a possibilidade de várias fontes de informação e a possibilidade de aplicar algorítmos de lógica matemática, poderá incorporar a integração de dados num espaço 3D A aplicação de tal metodologia no Prospecto Volta Grande (Lavras do Sul, RS) permitiu verificar que os dados geofísicos e geoquímicos se adaptam mais adequadamente a uma distribuição do tipo lognormal. Além disso, a comparação múltipla das médias de resistividade aparente permitiu distinguir um controle litológico sobre os dados geofísicos. Desse modo, foram definidos os procedimentos de análise variográfica e, então, os parâmetros para a modelagem 3D dos corpos condutores em cada área de pesquisa. A adequação do suporte amostral dos dados geofísicos e geoquímicos permitiu a correlação entre essas variáveis. A análise dos diagramas de correlação revelou superposição de pulsos de mineralização com distintas cargas metálicas. A utilização de métodos indiretos para controle de teores em depósitos sulfetados do tipo veios de quartzo com Au + Cu é, portanto, uma possibilidade concreta, garantida a adequada resolução espacial dos levantamentos geofísicos.

Estudo de cicloestratigrafia nos depósitos eopermianos do Grupo Itararé, Bacia do Paraná, nos Estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul, baseado em dados de testemunho e de perfis de raios gama

O final da Glaciação Neopaleozóica está representado hoje no registro sedimentar da Bacia do Paraná pelas rochas do Grupo Itararé. No Estado do Rio Grande do Sul e no sudeste do Estado de Santa Catarina seus depósitos possuem idade eopermiana, datados desde o Asseliano até o Artinskiano. A partir de dados de testemunhos e de perfis de raios gama de dois poços, um em Santa Catarina (7-RL-04- SC) e outro no Rio Grande do Sul (IB-93-RS), perfurados para pesquisa de carvão pela CPRM (Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais), foram feitas análises cicloestratigráficas com o intuito de determinar a existência e a natureza da possível ciclicidade induzida por fenômenos astronômicos presente nesses sedimentos glaciais (basicamente folhelhos e ritmitos). A distância entre as locações originais dos poços (cerca de 380 km) possibilitou testar a influência da indução astronômica em localidades distintas da bacia. Dois métodos de amostragem foram utilizados no estudo, de acordo com a escala dos dados e com a possível indução: os perfis de raios gama (191 m para o 7-RL-04-SC e 71 m para o IB-93-RS) foram digitalizados e amostrados em intervalos de 1 cm, com o intuito de testar a presença de indução pelos ciclos orbitais na escala de 20 mil a 400 mil anos, ou outros fenômenos indutores na escala de 3 mil a 10 mil anos, e os testemunhos foram escaneados nos intervalos com ritmitos, (1,2 m para o 7-RL-04-SC e 38 cm para o IB-93-RS) e transformados em dados em escala de cinza equiespaçados (0,2538 mm), objetivando a busca por ciclos anuais a milenares A análise harmônica pela transformada rápida de Fourier demonstrou a presença de ciclicidade em ambas as escalas: ciclos orbitais, com períodos de cerca de 17 mil a 100 mil anos, foram caracterizados em perfil e ciclos solares, com períodos de cerca de 22 a 1000 anos, foram evidenciados nos testemunhos. Os tempos de acumulação calculados para o poço 7-RL-04-SC nas duas escalas mostraram um alto grau de correlação (cerca de 9400 anos para o intervalo escaneado e aproximadamente 12600 para o mesmo intervalo nos dados do perfil), comprovando a eficiência dos métodos de obtenção dos dados e a utilidade da cicloestratigrafia como ferramenta de análise e refinamento cronoestratigráfico. Quanto às espessas seções de ritmitos, características do Grupo Itararé e presentes nos testemunhos, estas têm sido freqüentemente denominadas de varvitos ou referenciadas como semelhantes a varvitos na literatura. Porém os resultados mostraram que cada par de ritmitos foi depositado em períodos de vinte e dois anos, relacionados aos ciclos solares de Hale. A análise permitiu ainda o estudo das relações existentes entre várias variáveis, como a taxa e o tempo de acumulação, e a definição, na seção do poço 7-RL-04-SC, de seqüências deposicionais de terceira e de quarta ordem. Essas últimas são associadas à indução pelos ciclos orbitais de excentricidade e comparáveis aos períodos glaciais do Pleistoceno, sendo que as taxas de acumulação calculadas para os dados do poço, variando entre 5,2 a 9,3 cm/ka, são muito similares às taxas de acumulação do Pleistoceno. A análise também mostrou que a seção completa do Grupo Itararé no poço IB-93-RS corresponde apenas à cerca de meio ciclo de precessão (12342 anos). Como os dois fenômenos de indução astronômica detectados, os ciclos solares e os orbitais, afetam o clima de maneira global, certamente influenciaram a sedimentação em outros pontos da bacia.

Metalogênese do depósito de Cu Cerro dos Martins, RS.

Este trabalho revisa a geologia e apresenta dados inéditos do Depósito de Cobre Cerro dos Martins (DCM), incluindo geocronologia Pb-Pb em zircão, inclusões fluidas, isótopos estáveis (C, O e S), composição isotópica do Sr e geoquímica de elementos maiores e traços das rochas vulcânicas encaixantes. O depósito está hospedado na seqüência vulcano-sedimentar do Grupo Bom Jardim, da Bacia do Camaquã, do Neoproterozóico do Escudo Sul Rio-grandense, e possui reservas calculadas de 1.450.000 t, com teor médio de 0,83% Cu. O depósito consiste de um conjunto de veios sulfetados que preenchem fraturas de direção N40º-60ºW em rochas andesíticas e sedimentares clásticas, com disseminações confinadas em níveis de siltito, arenito, andesito e conglomerado, da Formação Hilário do Grupo Bom Jardim. Os minerais do minério filoneano são a calcosina e bornita com calcopirita, pirita, galena e esfalerita subordinadas. Digenita, covelita, malaquita cuprita e azurita ocorrem como minério secundário em ganga constituída de carbonatos, quartzo, minerais argilosos, barita e rara hematita. A composição química das vulcânicas (elementos maiores e traços, incluindo ETR) indicam uma afinidade alcalina para o vulcanismo relacionado à Formação Hilário na região do Cerro dos Martins. Um corpo de quartzo-diorito, intrusivo nas rochas vulcânicas e sedimentares, mostrou idade de 550 ±5 Ma (Pb-Pb em zircões) indicando um valor mínimo para a geração do minério do DCM. Esta idade confirma a posição estratigráfica desta rocha na Formação Acampamento Velho e também fornece uma idade mínima para a deposição da seqüência vulcano-sedimentar encaixante do DCM. Os sulfetos do DCM mostram δS34 CDT com valores relativamente homogêneos entre - 6.2 e + 0.9‰ (n= 7). O valor de δS34 CDT da calcopirita, levemente positivo (+0.9‰), indica uma origem magmática para o S, mas os valores negativos encontrados nestes sulfetos, poderiam indicar o envolvimento de outras fontes com enxofre reduzido. Entretanto, a presença de hematita nas paragêneses minerais indica que o minério foi formado sob condições oxidantes, modificando a composição isotópica original do enxofre magmático (δS34 CDT ~ 0‰) para valores negativos. As baritas analisadas apresentam valores com δS34 CDT entre +9.25 e +10.65‰ (n=4) indicando deposição em condições oxidantes, originadas pela mistura de um fluido magmático-hidrotermal com água meteórica. A composição isotópica do C das calcitas do DCM varia com δC13 PDB entre - 1,90 a -4,45‰, interpretada como resultante da mistura entre carbono de fonte magmática com mármores do embasamento. Inclusões fluidas em quartzo do minério indicam temperaturas de deposição entre 157 e 273 °C com mediana de 215 °C (n = 45). A composição isotópica do oxigênio da água em equilibrio com a calcita do fluido hidrotermal (T= 215 °C) mostra valores de δ O18 SMOW entre 3 e 14, indicando H2O de origem magmática, com contribuição de água meteórica. A razão Sr87/Sr86 das mesmas calcitas mostram valores entre 0,7068 – 0,7087, de crosta superior. Rochas plutônicas e vulcânicas do escudo com idades próximas de 550 Ma possuem razões iniciais Sr87/Sr86 entre 0,704 – 0,710, compatíveis com aquelas encontradas nas calcitas da mineralização. Os fluidos hidrotermais do magmatismo shoshonítico-alcalino com idade de 595 Ma e Sr87/Sr86 entre 0,7041 a 0,7053, também são candidatos a fonte do Sr dos carbonatos hidrotermais, mas necessitariam de um componente mais radiogênico. Assim, a fonte de C-O e Sr das calcitas do minério pode ter sido originada diretamente de um fluido magmático-hidrotermal ou de uma mistura entre este fluido e mármores do embasamento. Portanto, o depósito Cerro dos Martins é interpretado como de origem magmática-hidrotermal, relacionado ao evento magmático alcalinoshoshonítico, pós-colisional da Orogênese Dom Feliciano, com idade entre 595-550 Ma. Novos modelos exploratórios para depósitos de cobre no Escudo do Rio Grande do Sul devem considerar o magmatismo alcalino na gênese dos depósitos.

Estudo de danos em pilares de carvão provocados pelo desmonte com explosivo

O dimensionamento de pilares em minas de carvão é fortemente influenciado pelas condições geomecânicas do depósito mineral e pelo método de lavra utilizado. No desmonte de rochas com utilização de explosivos, os danos provocados podem ser significativos e influenciar diretamente no dimensionamento e segurança dos pilares. Essa dissertação tem como meta estudar os danos nos pilares provocados pelo desmonte com explosivos em camadas de carvão tendo como hipótese de estudo que os danos no pilares diminuem em profundidade no interior do pilar, devendo ocorrer aumento na integridade da rocha desde as bordas até o núcleo do pilar. A validade da hipótese de estudo foi vericada em testemunhos de rocha obtidos por sondagem horizontal, nos quais foram feitos ensaios de resistência (carga pontual, tração (brasileiro), compressão uniaxial), ensaios de medição de velocidade ultrasônica e de velocidade de partícula (medição de vibração), além da descrição detalhada dos pedaços de testemunhos com a técnica de avaliação da integridade do maciço denominada . RQD Com a única excessão do ensaio de carga pontual, as outras técnicas utilizadas forneceram resultados úteis e indispensáveis aos cálculos que se fizeram a partir dos parâmetros obtidos com o RQD e vibração (as duas técnicas consideradas fundamentais na dissertação). Nessa dissertação, ficou comprovada a hipótese de estudo e o dano no pilar foi dividido em zonas de rocha com índices de fraturamento decrescente no sentido do núcleo do pilar: uma primeira zona com fragmentação intensa por compressão e duas outras, seguintes, fraturadas por cisalhamento, efeito das ondas sísmicas da detonação do explosivo. Os resultados obtidos nessa dissertação mostraram que os danos no pilar podem ser bem avaliados, que existem zonas distintas de fragmentação, as quais podem ser incorporadas no dimensionamento de pilares. As técnicas utilizadas ( RQD e vibração) foram eficientes na determinação dos danos provocados pelo explosivo, sendo, no entanto, necessário a introdução de modificações na padronização dos ensaios para melhor adaptá-los às condições de amostragem de campo.