Processos e componentes mantélicos no norte da Patagônia (Argentina) e relações com a subducção Andina : Evidências petrográficas, geoquímicas e isotópicas em xenólitos ultramáficos mantélicos

Xenólitos ultramáficos, carregados até a superfície da Terra por magmatismo básico alcalino intraplaca, fornecem evidências diretas da natureza e processos envolvidos em modificações do manto litosférico subcontinental, como fusão parcial e metassomatismo. Estes xenólitos têm sido utilizados para identificar processos relacionados a evolução da litosfera continental, estimar a composição original do manto e a escala das heterogeneidades mantélicas. Raramente xenólitos ultramáficos mantélicos são encontrados em ambientes convergentes, no entanto na Patagônia (sul da América do Sul), diversas ocorrências são identificadas em basaltos alcalinos na região de arco e back arc da Cordilheira do Andes. Estes xenólitos oportunizam o estudo dos processos de interação entre a cunha mantélica, a placa oceânica subductada e a astenosfera. Nesta dissertação são apresentados dados petrográficos, mineralógicos, geoquímicos e de isótopos de Sr e O em 22 xenólitos ultramáficos de dois centros vulcânicos Mioceno-Holoceno distintos: Cerro del Mojon (41°06’S-70°13’W) e Estancia Alvarez (40°46’S-68°46’W), localizados na borda NW do Platô de Somuncura, norte de Patagônia (Argentina). A suíte de xenólitos ultramáficos do Cerro del Mojon consiste de espinélio dunitos e harzburgitos mantélicos anidros (Grupo1), espinélio lherzolitos mantélicos anidros (Grupo 2a) e hidratados (Grupo 2b) e espinélio clinopiroxenitos crustais (Grupo 3). Os xenólitos mantélicos do Grupo 1 são depletados (empobrecidos em ETR pesados e HFSE, com baixas razões 87Sr/86Sr em Cpx – 0,7028-0.7037), de alta PT (16-19 kbar, 950-1078 ºC), e têm evidências de metassomatismo críptico (enriquecimento em K, Na ETR leves) atribuído a componentes derivados de sedimentos da placa oceânica subductada, EM 2 (87Sr/86Sr em RT até 0,7126, 87Rb/86Sr até 1,66 e δ18O até +6.78‰). Estes valores anomalamente altos foram obtidos em amostras com bolsões de reação ao redor do espinélio, induzidos pela percolação de fluidos metassomáticos sob altas pressões seguida por descompressão (Sp+fluido→ Cpx+Ol+Sp+melt-andesítico-traquítico). Os xenólitos do Grupo 2 são moderadamente depletados (empobrecidos em HFSE, com baixas a altas razões 87Sr/86Sr em RT e Cpx – 0,7031-0,7045 e δ18O +5-6.2‰), de baixa PT (14-15 kbar, 936-942 ºC), e têm evidências de metassomatismo modal e críptico (enriquecimento em ETR leves, Na, K, Ti, Sr, Hf e anfibólio modal). O metassomatismo críptico parece estar relacionado ao mesmo agente metassomatizante do Grupo 1, mas ocorre em menor intensidade. O metassomatismo modal, no entanto, tem outra origem, podendo ser derivado de fontes mantélicas profundas. A quebra do anfibólio metassomático durante a descompressão e ascensão dos xenólitos até a superfície formou bolsões de reação ao redor do anfibólio (Anf→Cpx+Ol+Sp+melts-basálticos & andesíticos). A suíte de xenólitos ultramáficos de Estancia Alvarez consiste de espinélio harzburgitos anidros mantélicos (Grupo 1a) e espinélio dunitos anidros crustais (Grupo 1b), ambos com veios de serpentina. Os xenólitos mantélicos do Grupo 1a são depletados (empobrecidos em ETR leves e HFSE), de profundidades variadas (P entre 11-18 kbar) e de baixa T (877-961 ºC). Estes xenólitos têm enriquecimento em ETR leves, B, Rb e K, que pode estar relacionado a percolação de fluidos ricos em H2O e LILE gerados pela desidratação de filossilicatos dos sedimentos da placa oceânica (EM 2), como evidenciado por veios de serpentina e altas razões 87Sr/86Sr (0,7046-0,7298), 87Rb/86Sr (0,07-5,63) e valores de δ18O (até +7,88‰).

Simulação numérica da interação de escoamentos tridimensionais de fluidos compressíveis e incompressíveis e estruturas deformáveis usando o método de elementos finitos

Neste trabalho apresenta-se um algoritmo para a simulação de problemas tridimensionais de interação fluido-estrutura utilizando a técnica de elementos finitos. Um esquema de Taylor-Galerkin de dois passos e elementos tetraédricos lineares são empregados para o fluido, que pode ser compressível ou incompressível. É adotada uma formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE), compatível com o movimento da interface fluidoestrutura. Um método ftacionado de correção de velocidade é utilizado para os fluidos incompressíveis. A estrutura é analisada usando elementos triangulares com três nós e seis graus de liberdade por nó (três componentes de deslocamentos e três componentes de rotação). Os efeitos da não-linearidade geométrica são incluídos. O método de Newmark é empregado para integrar no tempo as equações dinâmicas de equilíbrio, usando-se uma descrição lagrangeana atualizada. O sistema de equações alge'bricas é solucionado através do método dos gradientes conjugados e o sistema não-linear, resultante de deslocamentos e rotacões finitas da estrutura, é solucionado com um esquema incremental-iterativo. O código é otimizado para aproveitar as vantagens do processamento vetorial.

Encapsulamento de solos contaminados por hidrocarbonetos

Este trabalho analisou a remediação de solos contaminados por hidrocarbonetos através do método de encapsulamento de contaminantes, o qual consiste na solidificação da camada e na estabilização química dos contaminantes por meio da adição de um agente cimentante, normalmente o cimento ou a cal. Este método proporciona a redução do potencial de toxicidade do contaminante, diminuindo e, em alguns casos, eliminando a presença do contaminante no lixiviado da camada tratada. São observadas outras vantagens do emprego do método de encapsulamento, dentre elas a elevada resistência da camada tratada devido à cimentação. Nesta pesquisa o método de encapsulamento de contaminantes foi analisado quanto ao seu emprego a contaminantes orgânicos, especificamente os hidrocarbonetos. Para tal, foi construído um equipamento de lixiviação em coluna de acordo com norma ASTM D 4874 para a análise do método para diferentes quantidades de contaminante presentes no solo, bem como para crescentes quantidades de agente cimentante. Da mesma forma, foram realizados ensaios de lixiviação pelo método proposto pela ABNT (NBR 10.005) para fins de comparação dos resultados. Os ensaios de lixiviação realizados no equipamento em coluna foram considerados mais consistentes devido a este possibilitar a simulação das condições de campo, tais como a influência do grau de compactação do material e variações da condutividade hidráulica do solo encapsulado. Constatou-se que a presença de cimento alterou apenas o volume de lixiviado, sem que mudanças na concentração do contaminante fossem observadas no fluido percolado Analisou-se a resistência à compressão não confinada em amostras de solos contaminados tratados pelo método proposto, onde se observou um acréscimo da resistência para crescentes quantidades de agente cimentante, bem como decréscimo da mesma para crescentes quantidades de contaminante adicionados ao solo. Em ambos os ensaios, concluiu-se que a quantidade de cimento e o grau de contaminação do solo são fatores determinantes na eficácia do tratamento.

Estudo de difusão de impurezas introduzidas por implantação iônica em polímeros

No presente trabalho estudamos de forma sistemática a difusão de impurezas em filmes poliméricos usando as técnicas de implantação iônica e análise por feixe de íons, retroespalhamento Rutherford e de perfil de profundidade por nêutrons. Com este propósito foram implantadas e realizadas medidas em diferentes intervalos de temperatura para diferentes sistemas como (Au, Ag) no fotoresiste AZ1350, (Bi, Eu, Er, B) no fotoresiste S1813 e (Xe, Kr) no termoplástico Poliestireno. Como resultado mostrou-se que para implantações em baixas energias e fluências Au, Ag seguem uma difusão regular. Os valores obtidos para os parâmetros de difusão são semelhantes indicando assim um mecanismo de difusão verdadeiramente atômico. É mostrado também que com o aumento da fluência, devido aos danos gerados pelo processo de implantação, átomos são aprisionados na região implantada levando a um mecanismo de difusão por aprisionamento e liberação. Contudo, mostrou-se que a energia de ativação indica que este processo de difusão ainda é de caráter atômico. Da análise dos valores de D observamos um efeito de massa associado onde D(T)Au < D(T)Ag, pois a massa de Ag é duas vezes menor que a de Au. Para os elementos como Bi, Eu e Er, considerados quimicamente mais ativos que Au, não foram observados efeitos de possíveis ligações químicas nestes sistemas. Valores de energia de ativação de Bi apresentaram-se próximos aos de Au para as fluências de implantação aplicadas, o mesmo ocorrendo para a difusão de Er e Eu. O B mostrou que depois de implantado difunde durante ou imediatamente após a implantação. Difusão esta dada na presença de armadilhas saturáveis induzidas por radiação, indo além da difusão térmica, por ordem de magnitude de ≈10-12, contra ≈10-13 cm2s-1, respectivamente. Quanto a Xe e Kr, observou-se que estes também difundem durante ou imediatamente após a implantação, e que a fração do gás retido no pico depende da fluência implantada. Implantações em baixa temperatura (80 K) e posteriores análises foram determinados in situ por RBS na faixa de 80 a 300 K. Verificou-se que a difusão segue um perfil regular. Em cada caso mostrou-se que a dependência dos valores de D como função da temperatura segue um comportamento tipo Arrhenius, com valores de energia de ativação para os metais (Au, Ag, Bi) entre 580 e 680 meV, para os lantanídeos (Er, Eu) valores entre 525 a 530 meV, para o semi-metal (B) 100 meV, e finalmente para os gases nobres Kr e Xe entre 40 e 67 meV.