Estrategies per la inversió tridimensional de dades magnetotel.lúriques:

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Dublin Institute for Advanced Studies, Irlanda, entre setembre i desembre del 2009.En els últims anys s’ha realitzat un important avanç en la modelització tridimensional en magnetotel•lúrica (MT) gracies a l'augment d’algorismes d’inversió tridimensional disponibles. Aquests codis utilitzen diferents formulacions del problema (diferències finites, elements finits o equacions integrals), diverses orientacions del sistema de coordenades i, o bé en el conveni de signe, més o menys, en la dependència temporal. Tanmateix, les impedàncies resultants per a tots els valors d'aquests codis han de ser les mateixes una vegada que es converteixen a un conveni de signe comú i al mateix sistema de coordenades. Per comparar els resultats dels diferents codis hem dissenyat models diferents de resistivitats amb estructures tridimensional incrustades en un subsòl homogeni. Un requisit fonamental d’aquests models és que generin impedàncies amb valors importants en els elements de la diagonal, que no són menyspreables. A diferència dels casos del modelització de dades magnetotel.lúriques unidimensionals i bidimensionals, pel al cas tridimensional aquests elements de les diagonals del tensor d'impedància porten informació sobre l'estructura de la resistivitat. Un dels models de terreny s'utilitza per comparar els diferents algoritmes que és la base per posterior inversió dels diferents codis. Aquesta comparació va ser seguida de la inversió per recuperar el conjunt de dades d'una estructura coneguda.

Ciències de la terra i societat : la recerca en geologia aplicada

Aquest article pretén presentar les línies de treball del grup de recerca de l'Àrea de Geodinàmica Externa del Departament de Ciències Ambientals de la Facultat de Ciències de la UdG (Universitat de Girona)com a mostra dels camps d'aplicació més comuns del treball dels geòlegs

Calibration and application of the MN2D dynamics model to the avalanches of Las Leñas (Argentina)

During the winters of 1999 and 2000 large avalanches occurred in the ski resort of Las Leñas (Los Andes, Mendoza, Argentina). On 8 September 1999 an avalanche of new, dry snow ran over a path with a 1000 m vertical drop. On 30 June and on 1 July 2000 five avalanches of similar vertical drop, which start with new snow, entrained very wet snow during their descent, and evolved into dense snow avalanches. To use the MN2D dynamics model correctly, calibration of model parameters is necessary. Also, no previous works with the use of dynamics models exist in South America. The events used to calibrate the model occurred during the winters of 1999 and 2000 and are a good sample of the kind of avalanches which can occur in this area of the Andes range. By considering the slope morphology and topography, the snow and meteorological conditions and the results of the model simulations, it was estimated that these avalanches were not extreme events with a return period greater than one hundred years. This implies that, in natural conditions, bigger, extreme avalanches could happen. In this work, the MN2D dynamics model is calibrated with two different avalanches of the same magnitude: dry and wet. The importance of the topographic data in the simulation is evaluated. It is concluded that MN2D dynamics model can be used to simulate dry extreme avalanches in Argentinean Andes but not to simulate extreme wet avalanches, which are much more sensitive to the topography.

Deep crustal electromagnetic structure of Bhuj earthquake region (India) and its implications

The existence of fluids and partial melt in the lower crust of the seismically active Kutch rift basin (on the western continental margin of India) owing to underplating has been proposed in previous geological and geophysical studies. This hypothesis is examined using magnetotelluric (MT) data acquired at 23 stations along two profiles across Kutch Mainland Uplift and Wagad Uplift. A detailed upper crustal structure is also presented using twodimensional inversion of MT data in the Bhuj earthquake (2001) area. The prominent boundaries of reflection in the upper crust at 5, 10 and 20 km obtained in previous seismic reflection profiles correlate with conductive structures in our models. The MT study reveals 1-2 km thick Mesozoic sediments under the Deccan trap cover. The Deccan trap thickness in this region varies from a few meters to 1.5 km. The basement is shallow on the northern side compared to the south and is in good agreement with geological models as well as drilling information. The models for these profiles indicate that the thickness of sediments would further increase southwards into the Gulf of Kutch. Significant findings of the present study indicate 1) the hypocentre region of the earthquake is devoid of fluids, 2) absence of melt (that is emplaced during rifting as suggested from the passive seismological studies) in the lower crust and 3) a low resistive zone in the depth range of 5-20 km. The present MT study rules out fluidsand melt (magma) as the causative factors that triggered the Bhuj earthquake. The estimated porosity value of 0.02% will explain 100-500 ohm·m resistivity values observed in the lower crust. Based on the seismic velocities and geochemical studies, presence of garnet is inferred. The lower crust consists of basalts - probably generated by partial melting of metasomatised garnet peridotite at deeper depths in the lithosphere - and their composition might be modified by reaction with the spinel peridotites.

The measurement of ice velocity, mass balance and thinning-rate on Johnsons Glacier, Livingston Island, South Shetland Islands, Antarctica

A network of twenty stakes was set up on Johnsons Glacier in order to determine its dynamics. During the austral summers from 1994-95 to 1997-98, we estimated surface velocities, mass balances and ice thickness variations. Horizontal velocity increased dow nstream from 1 m a- 1 near the ice divides to 40 m a- 1 near the ice terminus. The accumulation zone showed low accumulation rates (maximum of 0,6 m a- 1 (ice)), whereas in the lower part of the glacier, ablation rates were 4,3 m a- 1 (ice). Over the 3-year study period, both in the accumulation and ablation zones, we detected a reduction in the ice surface level ranging from 2 to 10 m from the annual ve rt ical velocities and ice-thinning data, the mass balance was obtained and compared with the mass balance field values, resulting in similar estimates. Flux values were calculated using cross-section data and horizontal velocities, and compared with the results obtained by means of mass balance and ice thinning data using the continuity equation. The two methods gave similar results.

Interferometría SAR en las islas Shetlend del Sur: modelo numérico de elevaciones de la Isla Decepción

La interferometría con imágenes de radar de apertura sintética (SAR: Synthetic Aperture Radar) desde satélite es una técnica que permite obtener información altimétrica del relieve terrestre, siendo especialmente útil en áreas remotas. Este trabajo muestra una aplicación de esta técnica en las islas Shetland del Sur (Antártida). Para ello se han utilizado imágenes SAR obtenidas por los satélites ERS (European Remote Sensing) de la Agencia Espacial Europea (ESA: European Space Agency) y un proceso interferométrico desarrollado entre el Departament de Geodinàmica i Geofísica de la Universitat de Barcelona y el Institut Cartogràfic de Catalunya.

Study of Johnsons Glacier (Livingston Island, Antarctica) by means of shallow ice cores and their tephra and by analysis of 137Cs content

With the aim of monitoring the dynamics of the Livingston Island ice cap, the Departament de Geodinàmica i Geofísica of the Universitat de Barcelona began ye a r ly surveys in the austral summer of 1994-95 on Johnsons Glacier. During this field campaign 10 shallow ice cores were sampled with a manual ve rtical ice-core drilling machine. The objectives were: i) to detect the tephra layer accumulated on the glacier surface, attributed to the 1970 Deception Island pyroclastic eruption, today interstratified; ii) to verify wheter this layer might serve as a reference level; iii) to measure the 1 3 7Cs radio-isotope concentration accumulated in the 1965 snow stratum; iv) to use the isochrone layer as a mean of verifying the age of the 1970 tephra layer; and, v) to calculate both the equilibrium line of the glacier and average mass balance over the last 28 years (1965-1993). The stratigr a p hy of the cores, their cumulative density curves and the isothermal ice temperatures recorded confi rm that Johnsons Glacier is a temperate glacier. Wi n d, solar radiation heating and liquid water are the main agents controlling the ve rtical and horizontal redistribution of the volcanic and cryoclastic particles that are sedimented and remain interstratified within the g l a c i e r. It is because of this redistribution that the 1970 tephra layer does not always serve as a ve ry good reference level. The position of the equilibrium line altitude (ELA) in 1993, obtained by the 1 3 7Cs spectrometric analysis, varies from about 200 m a.s.l. to 250 m a.s.l. This indicates a rising trend in the equilibrium line altitude from the beginning of the 1970s to the present day. The va rying slope orientation of Johnsons Glacier relative to the prevailing NE wind gives rise to large local differences in snow accumulation, which locally modifies the equilibrium line altitude. In the cores studied, 1 3 7Cs appears to be associated with the 1970 tephra laye r. This indicates an intense ablation episode throughout the sampled area (at least up to 330 m a.s.l), which probably occurred synchronically to the 1970 tephra deposition or later. A rough estimate of the specific mass balance reveals a considerable accumulation gradient related to the increase with altitude.

Ciències de la terra i societat : la recerca en geologia aplicada

Aquest article pretén presentar les línies de treball del grup de recerca de l'Àrea de Geodinàmica Externa del Departament de Ciències Ambientals de la Facultat de Ciències de la UdG (Universitat de Girona)com a mostra dels camps d'aplicació més comuns del treball dels geòlegs

Geomorfología.

Unidad didáctica sobre geomorfología y geodinámica externa, desde un modelo didáctico basado en una visión constructivista del proceso de enseñanza y aprendizaje. Se pretende que los alumnos mejoren su nivel de conocimientos científicos a la vez que desarrollan otros valores, capacidades y actitudes que potencialmente poseen; ayudar al desarrollo del nuevo modelo de enseñanza-aprendizaje de las ciencias; profundizar y reflexionar acerca de la práctica docente. El marco de referencia utilizado es el Diseño Curricular Base y el decreto del currículum; se tienen en cuenta las características de este nivel, diversidad del alumnado, capacidades, etc. El trabajo se divide en tres partes: la primera realiza un análisis general de la unidad didáctica; la segunda contiene comentarios y orientaciones para el profesorado; la tercera corresponde al cuaderno-guía de actividades y tareas para el alumno.

Economia ecológica da emissão antropogênica de CO2 - uma abordagem filosófico-científica sobre a efetuação humana alopoiética da Terra em escala planetária

O objetivo desta tese, "Economia Ecológica da Emissão Antropogênica de CO2 – uma Abordagem Filosófico-Científica sobre a Efetuação Humana Alopoiética da Terra em Escala Planetária utiliza o novo paradigma ambiental, que inclui as seguintes ferramentas teóricas originais: · o uso da filosofia da efetuação de Friedrich Wilhelm Joseph Schelling (1775-1854); · uso da teoria da auto-organização para demonstrar a existência de uma efetuação humana alopoiética de dimensões geológico-planetárias; · a articulação das implicações filosófico-científicas em uma via de recorrência que inclui a contingência, a reprocessualidade, a ética e a hermenêutica, além das abordagens e estratégias da interdisciplinaridade e da transdisicplinaridade; · uma nova estrutura de abordagem empírica para a coleta de dados ambientais, a matriz de amostragem ambiental. Nesta abordagem é proposto o posicionamento da Epistemologia Ambiental levando em conta o aspecto unificador sistêmico, após ser realizada a crítica das abordagens anarquista e pós-normal. A Economia é posta como antiexemplo no qual a Economia tradicional (Clássica, Neoclássica e Ambiental) é caracterizada como uma pseudociência, a partir das suas ilusões, dogmas, mitos, fantasias, falácias, falsa "lei", falsas metáforas e o abandono da ética e da visão sistêmica, sendo suas afirmativas (falsas) comparadas com os resultados das demais ciências e com a situação real do planeta Terra, no início do século XXI. O contraponto da Economia tradicional é estabelecido pela apresentação dos conceitos de ecodesenvolvimento, sustentabilidade, estado-estável, Economia Win-Win e o advento da Era Solar. A Economia Ecológica constitui uma nova Ciência Ambiental, passando atualmente por um processo de corrupção economicista. A apresentação da efetuação humana alopoiética é feita em duas principais escalas: a geológica e planetária. A efetuação humana alopoiética registrada em escala geológica inclui as seguintes formas: paisagística, pedogênica, litológica, geodinâmica (sísmica, vulcânica, hídrica, massiva e erosional), fossilífera e geoquímica. A efetuação humana alopoiética registrada em escala planetária apresenta as seguintes formas: climática, asteróide-meteorítica, da biodiversidade, aeroespacial próxima e extraplanetária. A emissão antropogênica de gás carbônico (CO2) na atmosfera terrestre, uma emissão difusa e sem fronteiras geográficas, é abordada com a Economia Ecológica. A partir da identificação do aquecimento global com "a conta entrópica devida à era da máquina" (Rifkin, 1992, p. 81) que a Natureza apresenta aos seres humanos, é feita a tentativa de estabelecer um valor real do fenômeno, tendo como ferramenta científica a abordagem emergética. A partir da constatação de que a efetuação humana alopoiética registrada até o final do século XX foi realizada de forma imprevista, imprudente e fora de controle e tendo em vista a emergência da Era da Terra-Pátria, no início do século XXI, e a necessidade de reorientar a globalização em curso, alternativas para a busca da efetuação terrestre consciente são apresentadas. As principais alternativas propostas para resolver (ou encaminhar a resolução) para a questão ambiental são as economicistas, da qualidade ambiental total (ISO 14000), as industrialistas (produção limpa, fator 4, fator 10 e capitalismo natural), as científicas (geofisiologia e terraforming), da Economia Ecológica e Economia Win-Win, as políticas (Política da Biosfera e Plano Marshall Global), as éticas, a utopia do reencantamento do Mundo e a proposta programática da Agenda 21. As conclusões e interpretações desta tese provém dos resultados obtidos pelo cálculo da emissão de CO2 para a atmosfera, sua emergia e valor real através de dados obtidos na Internet e da contextualização destes nas propostas existentes para o encaminhamento da questão ambiental. A mitologia de Ícaro na tentativa ambiciosa em se afastar da Natureza e o retorno à ela na forma de uma Fênix de ressurgimento autopoiético, fornece a visão do reenvolvimento ambiental humano.

Estudos morfotectônicos aplicados à planície costeira do Rio Grande do Sul e adjacências

A Província Costeira do Rio Grande do Sul representa a porção emersa da Bacia de Pelotas, uma bacia marginal da Plataforma Sul Americana desenvolvida em resposta aos processos que levaram à ruptura do Supercontinente Gondwana e subseqüente abertura do Oceano Atlântico sul. Neste trabalho, a evolução morfotectônica desta Província foi investigada a partir da análise de bases cartográficas disponíveis, de imagens de sensores remotos, além da leitura crítica de uma ampla base documental existente, as quais permitiram delinear a contribuição neotectônica a este domínio. A evolução geodinâmica da Bacia de Pelotas, iniciada no Neo-Jurássico / Paleo-Cretáceo, tem seu máximo evolutivo no Mioceno, quando uma extensiva denudação na área continental propiciou um máximo de sedimentação. Os registros diretamente relacionados à Província Costeira do Rio Grande do Sul correspondem à seqüência superior desta Bacia, cujas idades estimadas são do Plioceno ao Recente. A análise morfotectônica efetuada compreendeu uma fase regional (primeira etapa da pesquisa), correspondente à contextualização dos aspectos geológicos, geomorfológicos e geofísicos da Província Costeira como um todo; nesta etapa, os elementos geomorfológicos foram identificados e hierarquizados segundo três sistemas de relevo, quatro regiões geomorfológicas e nove unidades de relevo. A segunda fase da pesquisa foi centrada na análise da rede de drenagem, sendo esta normalmente considerada uma ferramenta adequada à identificação dos sítios preferenciais à materialização da deformação neotectônica; a caracterização de padrões e anomalias da rede de drenagem e de canais fluviais, aliada à análise dos demais elementos do relevo, produziu um conjunto de elementos geomórficos que são usualmente relacionados à atividade neotectônica (segmentação de canais fluviais, cotovelos de captura, facetas trapezoidais e triangulares, etc.) A partir desta análise regional, foi escolhida a região circunvizinha a Porto Alegre para detalhamento, à qual foram preferencialmente direcionados os trabalhos de campo. Neste trabalho, estamos propondo uma complexa história neotectônica para esta área, tendo sido reconhecidos três macro-elementos morfotectônicos, discutidos como o Sistema de Falhas Coxilha das Lombas e a Bacia de Porto Alegre (ambos já reconhecidos por autores prévios) e o Lineamento Jacuí – Porto Alegre (introduzido neste trabalho); este Lineamento foi considerado o principal responsável por várias feições marcadas na evolução geomorfológica desta região, inclusive pela segmentação da Província Costeira. A atuação da neotectônica está materializada pela existência de estruturas deformacionais impressas em registros pleistocênicos da Província Costeira (correspondentes aos sistemas laguna – barreira I e II) e pela ocorrência de eventos sísmicos (dados históricos e instrumentais) nas adjacências desta Província, nas áreas continental e plataformal dos estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul e da República do Uruguai. O estágio atual do conhecimento, entretanto, não permite a proposição de modelos geodinâmicos que incorporem a contribuição neotectônica de maneira sistemática, visto a pouca disponibilidade de dados de campo, assim como a quase absoluta inexistência de dados sobre o comportamento tridimensional das unidades constituintes da Província Costeira Sul-riograndense. São sugeridas, portanto, campanhas sistemáticas de campo para levantamento de dados estruturais e geofísicos nas áreas identificadas – através de análise morfotectônica prévia – como favoráveis à materialização da deformação neotectônica.

Transformação de Helmert generalizada no posicionamento de alta precisão: fundamentação teórica e exemplificações

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Condicionamento estrutural das zonasa de cisalhamento da região de Forquilha, domínio Ceará Central: uma abordagem integrada de sensoriamento remoto e geologia estrutural

The studied region, named Forquilha and localized in northwestern Central Ceará domain (northern portion of Borborema Province), presents a lithostratigraphic framework constituted by paleoproterozoic metaplutonics, metasedimentary sequences and neoproterozoic granitoids. The metasedimentary rocks of Ceará group occupy most part of the area. This group is subdivided in two distinct units: Canindé and Independência. Canindé unit is represented basically by biotite paragneisses and muscovite paragneisses, with minor metabasic rocks (amphibolite lens). Independência sequence is composed by garnetiferous paragneisses, sillimanite-garnet-quartz-muscovite schists and quartz-muscovite schists, pure or muscovite quartzites and rare marbles. At least three ductile deformation events were recognized in both units of Ceará group, named D1, D2 and D3. The former one is interpreted as related to a low angle tangential tectonics which mass transport is southward. D2 event is marked by the development of close/isoclinal folds with a N-S oriented axis. Refolding patterns generated by F1 and F2 superposition are found in several places. The latest event (D3) corresponds to a transcurrent tectonics, which led to development of mega-folds and several shear zones, under a transpressional regime. The mapped shear zones are Humberto Monte (ZCHM), Poço Cercado (ZCPC) and Forquilha (ZCF). Digital image processing of enhanced Landsat 7-ETM+ satellite images, combined with field data, demonstrate that these penetrative structures are associated with positive and negative geomorphologic patterns, distributed in linear and curvilinear arrangements with tonal banding, corresponding to the ductile fabric and to crests. Diverse color composites were tested and RGB-531 and RGB-752 provided the best results for lineament analysis of the most prominent shear zones. Spatial filtering techniques (3x3 and 5x5 filters) were also used and the application of Prewitt filters generated the best products. The integrated analysis of morphological and textural aspects from filtered images, variation of tonalities related to the distribution of geologic units in color composites and the superposition over a digital elevation model, contributed to a characterization of the structural framework of the study area. Kinematic compatibility of ZCHM, ZCPC, ZCF shear zones, as well as Sobral-Pedro II (ZCSPII) shear zone, situated to the west of the study area, was one of the goal of this work. Two of these shear zones (ZCHM, ZCPC) display sinistral movements, while the others (ZCSPII, ZCF) exhibit dextral kinematics. 40Ar/39Ar ages obtained in this thesis for ZCSPII and ZCPC, associated with other 40Ar/39Ar data of adjacent areas, indicate that all these shear zones are related to Brasiliano orogeny. The trend of the structures, the opposite shear senses and the similar metamorphic conditions are fitted in a model based on the development of conjugate shear zones in an unconfined transpression area. A WNW-ESE bulk shortening direction is infered. The geometry and kinematic of the studied structures suggest that shortening was largely accommodated by lateral extrusion, with only minor amounts of vertical stretch

Sistemas computacionais espaço-temporais para toma de decisão em questões ambientais relacionadas à indústria de petróleo e gás

The area between São Bento do Norte and Macau cities, located in the northern coast of the Rio Grande do Norte State is submitted to intense and constant processes of littoral and aeolian transport, causing erosion, alterations in the sediments balance and modifications in the shoreline. Beyond these natural factors, the human interference is huge in the surroundings, composed by sensitive places, due to the existence of the Guamaré Petroliferous Pole, RN, the greater terrestrial oil producing in Brazil, besides the activities of the salt companies and shrimp farms. This socioeconomic-environmental context justifies the elaboration of strategies of environmental monitoring of that coastal area. In the environmental monitoring of coastal strips, submitted to human impacts, the use of multi-sources and multitemporal data integrated through a Spatio- Temporal Database that allows the multiuser friendly access. The objective was to use the potential of the computational systems as important tools the managers of environmental monitoring. The stored data in the form of a virtual library aid in making decisions from the related results and presented in different formats. This procedure enlarges the use of the data in the preventive attendance, in the planning of future actions and in the definition of new lines of researches on the area, in a multiscale approach. Another activity of this Thesis consisted on the development of a computational system to automate the process to elaborate Oil-Spill Environmental Sensitivity Maps, based on the temporal variations that some coastal ecosystems present in the sensibility to the oil. The maps generated in this way, based on the methodology proposed by the Ministério do Meio Ambiente, supply more updated information about the behavior of the ecosystem, as a support to the operations in case of oil spill. Some parameters, such as the hydrodynamic data, the declivity of the beach face, types of resources in risk (environmental, economical, human or cultural) and use and occupation of the area are some of the essential basic information in the elaboration of the sensitivity maps, which suffer temporal alterations.In this way, the two computational systems developed are considered support systems to the decision, because they provide operational subsidies to the environmental monitoring of the coastal areas, considering the transformations in the behavior of coastal elements resulting from temporal changes related the human and/or natural interference of the environment

Caracterização geométrica e parametrização de depósitos transacionais recentes e sua aplicação na modelagem de reservatórios petrolíferos

In this beginning of the XXI century, the Geology moves for new ways that demand a capacity to work with different information and new tools. It is within this context that the analog characterization has important in the prediction and understanding the lateral changes in the geometry and facies distribution. In the present work was developed a methodology for integration the geological and geophysical data in transitional recent deposits, the modeling of petroliferous reservoirs, the volume calculation and the uncertainties associate with this volume. For this purpose it was carried planialtimetric and geophysics (Ground Penetrating Radar) surveys in three areas of the Parnaíba River. With this information, it was possible to visualize the overlap of different estuary channels and make the delimitation of the channel geometry (width and thickness). For three-dimensional visualization and modeling were used two of the main reservoirs modeling software. These studies were performed with the collected parameters and the data of two reservoirs. The first was created with the Potiguar Basin wells data existents in the literature and corresponding to Açu IV unit. In the second case was used a real database of the Northern Sea. In the procedures of reservoirs modeling different workflows were created and generated five study cases with their volume calculation. Afterwards an analysis was realized to quantify the uncertainties in the geological modeling and their influence in the volume. This analysis was oriented to test the generating see and the analogous data use in the model construction