Estruturas de acumulação de água subterrânea em rochas cristalinas: estudo geofísico e geológico de casos no Estado do Rio Grande do Norte

Geological and geophysical studies (resistivity, self potential and VLF) were undertaken in the Tararaca and Santa Rita farms, respectively close to the Santo Antônio and Santa Cruz villages, eastern Rio Grande do Norte State, NE Brazil. Their aim was to characterize water acummulation structures in crystalline rocks. Based on geological and geophysical data, two models were characterized, the fracture-stream and the eluvio-alluvial through, in part already described in the literature. In the Tararaca Farm, a water well was located in a NW-trending streamlet; surrounding outcrops display fractures with the same orientation. Apparent resistivity sections, accross the stream channel, confirm fracturing at depth. The VLF profiles systematically display an alignment of equivalent current density anomalies, coinciding with the stream. Based on such data, the classical fracture-stream model seems to be well characterized at this place. In the Santa Rita Farm, a NE-trending stream display a metric-thick eluvioregolith-alluvial cover. The outcropping bedrock do not present fractures paralell to the stream direction, although the latter coincides with the trend of the gneiss foliation, which dips to the south. Geophysical data confirm the absence of a fracture zone at this place, but delineate the borders of a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith). The southern border of this structure dips steeper compared to the northern one. This water acummulation structure corresponds to an alternative model as regards to the classical fracture-stream, being named as the eluvio-alluvial trough. Its local controls are the drainage and relief, coupled with the bedrock weathering preferentially following foliation planes, generating the asymmetry of the through

Caracterização geológica e tecnológica de unidades gnáissicas e graníticas do sudoeste de Mato Grosso para fins de exploração como rochas ornamentais e para revestimento

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Modelos de condutividade térmica em rochas silicáticas, com ênfase em rochas da província Borborema, NE do Brasil

A practical approach to estimate rock thermal conductivities is to use rock models based just on the observed or expected rock mineral content. In this study, we evaluate the performances of the Krischer and Esdorn (KE), Hashin and Shtrikman (HS), classic Maxwell (CM), Maxwell-Wiener (MW), and geometric mean (GM) models in reproducing the measures of thermal conductivity of crystalline rocks.We used 1,105 samples of igneous and metamorphic rocks collected in outcroppings of the Borborema Province, Northeastern Brazil. Both thermal conductivity and petrographic modal analysis (percent volumes of quartz, K-feldspar, plagioclase, and sum of mafic minerals) were done. We divided the rocks into two groups: (a) igneous and ortho-derived (or meta-igneous) rocks and (b) metasedimentary rocks. The group of igneous and ortho-derived rocks (939 samples) covers most the lithologies de_ned in the Streckeisen diagram, with higher concentrations in the fields of granite, granodiorite, and tonalite. In the group of metasedimentary rocks (166 samples), it were sampled representative lithologies, usually of low to medium metamorphic grade. We treat the problem of reproducing the measured values of rock conductivity as an inverse problem where, besides the conductivity measurements, the volume fractions of the constituent minerals are known and the effective conductivities of the constituent minerals and model parameters are unknown. The key idea was to identify the model (and its associated estimates of effective mineral conductivities and parameters) that better reproduces the measures of rock conductivity. We evaluate the model performances by the quantity  that is equal to the percentage of number of rock samples which estimated conductivities honor the measured conductivities within the tolerance of 15%. In general, for all models, the performances were quite inferior for the metasedimentary rocks (34% <  < 65%) as compared with the igneous and ortho-derived rocks (51% <  < 70%). For igneous and ortho-derived rocks, all model performances were very similar ( = 70%), except the GM-model that presented a poor performance (51% <  < 65%); the KE and HS-models ( = 70%) were slightly superior than the CM and MW-models ( = 67%). The quartz content is the dominant factor in explaining the rock conductivity for igneous and ortho-derived rocks; in particular, using the MW-model the solution is in practice vi UFRN/CCET– Dissertação de mestrado the series association of the quartz content. On the other hand, for metasedimentary rocks, model performances were different and the performance of the KEmodel ( = 65%) was quite superior than the HS ( = 53%), CM (34% <  < 42%), MW ( = 40%), and GM (35% <  < 42%). The estimated effective mineral conductivities are stable for perturbations both in the rock conductivity measures and in the quartz volume fraction. The fact that the metasedimentary rocks are richer in platy-minerals explains partially the poor model performances, because both the high thermal anisotropy of biotite (one of the most common platy-mineral) and the difficulty in obtaining polished surfaces for measurement coupling when platyminerals are present. Independently of the rock type, both very low and very high values of rock conductivities are hardly explained by rock models based just on rock mineral content.

Projecto de Instalação de Processamento de Material Feldspático. Caso de Estudo:Argemela

Feldspato é o nome dado a uma importante família de minerais, do grupo dos tectossilicatos, que compõem o material rochoso de mais de 60% da crusta terrestre. Estes minerais são constituintes essenciais da maior parte das rochas cristalinas e a sua importância é tal que o seu estudo constitui um capítulo fundamental da petrografia. Dada a sua grande incidência na crusta terrestre, os feldspatos ocorrem em diversos cenários geológicos, desde os depósitos pegmatitos, aos aplitos, granitos, sienitos nefelínicos e ainda areias feldspáticas. As suas características químicas, físicas e mineralógicas fazem com que este grupo de minerais esteja presente nas mais diversificadas indústrias, tais como a vidreira, cerâmica, tintas, borrachas, plásticos, abrasivos ligeiros, elétrodos de soldadura, entre outros. Em Portugal, as principais unidades produtoras de feldspatos encontram‐se distribuídas pelo Norte e Centro do país, mais concretamente pelos distritos de Viana do Castelo, Braga, Vila Real, Porto, Viseu e Guarda. Novos estudos geológicos acompanhados de prospeções, nomeadamente na região do maciço central, têm sido efetuados com vista à descoberta de novos depósitos com potencial para exploração deste importante mineral. O depósito aplítico da Argemela, no concelho do Fundão apresenta‐se como um depósito cujas dimensões e qualidade apresentadas indicam a possibilidade de exploração. Nesse sentido, o presente trabalho consiste em analisar e caracterizar os materiais presentes na quele depósito mineral, tendo em vista a respectiva aplicação industrial, e posteriormente propor uma instalação de processamento do material para que o mesmo seja comercializado. Também será objeto deste trabalho a análise da viabilidade económica do projeto, mais concretamente fazendo a previsão do investimento inicial de modo a somar os custos de produção correntes e avaliar o retorno com base na comercialização do material no modo “Ex Works”.

Relação solo-paisagem-material de origem e gênese de alguns solos no domínio do "Mar de Morros", Minas Gerais

Pouco se conhece sobre os solos desenvolvidos ou influenciados por materiais máficos na Zona da Mata de Minas Gerais, embora muitos estudos tenham sido efetuados nos domínios cristalinos gnáissicos, notadamente com Latossolos e Podzólicos de terraço. Para preencher esta lacuna, foram amostrados os horizontes A e B ou A e C de solos em duas topolitosseqüências. A primeira, localizada na Serra de Guiricema, com drenagem orientada para a bacia do Rio Paraíba do Sul, compreendeu um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) no topo da serra, um Chernossolo Argilúvico (MT), um Vertissolo (V) e um Nitossolo Vermelho (NV) no terço médio. Da segunda topolitosseqüência, localizada na Depressão de Ponte Nova, com drenagem para a bacia do Rio Doce, fizeram parte um Latossolo Vermelho-Amarelo, dois Nitossolos Vermelhos, um Chernossolo Argilúvico, um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA), um Gleissolo (GX) e um Neossolo Flúvico (RU). Adicionalmente, foi coletado, no Planalto de Viçosa, o horizonte B de um Latossolo Vermelho-Amarelo sobre intrusão de anfibolito, fora das duas topolitosseqüências já citadas, para efeito de comparação. Os solos desenvolvidos a partir dos anfibolitos/diabásio (NV, MT e V) tenderam a ser eutróficos e cauliníticos, com a participação de argilominerais 2:1 (ilita e esmectita, possivelmente como interestratificados), quando menos intemperizados. A baixa relação Feo/Fed nos Latossolos estudados indica o predomínio de formas de ferro de maior grau de cristalinidade, sendo mais elevada no caso dos Nitossolos, em consonância com o menor grau de evolução destes. O Latossolo coletado sobre dique de material máfico apresentou características químicas similares às dos Latossolos desenvolvidos de gnaisse da região, indicando tratar-se de solo proveniente desta rocha, cobrindo o dique como material retrabalhado. A biotita e o anfibólio presentes no gnaisse são os minerais que contribuem para os teores de Fe2O3 acima de 11 dag kg-1, nos Latossolos da região estudada. Os solos com argila de atividade alta (V e MT) têm a gênese e a estabilidade da esmectita e, possivelmente, do interestratificado ilita-esmectita, explicadas pela riqueza do material de origem em minerais ferromagnesianos, pelo relevo que propicia ambiente concentrador e, em certos casos, pela exposição norte do perfil, favorecendo maior evapotranspiração. No caso do Gleissolo, tanto o ambiente concentrador como a drenagem deficiente parecem ser as causas principais da ocorrência de argilominerais 2:1 expansivos. O Argissolo Vermelho-Amarelo, ainda que também ocorra em ambiente concentrador de terraço, não apresentou argilominerais 2:1, destacando-se, entretanto, os altos teores de Fe2O3 destes solos, o que confirma os resultados obtidos por outros autores para solos semelhantes na região de Viçosa.

Caracterização micromorfológica e considerações sobre a gênese de solos de tabuleiro do semi-árido do Brasil

Detalhadas investigações macro e, especialmente, micromorfológicas foram realizadas em dois perfis de Argissolo Amarelo e um de Planossolo de uma superfície geomorfológica tabular, pertencente aos Tabuleiros Sertanejos (Interioranos) na bacia hidrográfica do médio São Francisco em Petrolina, Pernambuco. O objetivo do estudo foi caracterizar micromorfologicamente os solos, procurando fornecer subsídios para o entendimento da pedogênese, como uma forma de entender a diversidade dos solos na paisagem. Os resultados indicam que os três perfis foram derivados de sedimentos pós-cretáceos, em intensa mistura com resíduos de rochas cristalinas do Pré-Cambriano, provavelmente, ainda, influenciados por materiais de antigos terraços fluviais do rio São Francisco. As diferenciações entre os três perfis estão relacionadas com a heterogeneidade resultante da mistura desses materiais de origem, mas, principalmente, com o posicionamento dos solos no relevo, gerando condições diferenciadas de drenagem. Concreções de ferro herdadas do material de origem, sofreram degradações e se transfomaram em mosqueamentos plínticos, e, posteriormente, foram dissipadas no solo, eluviação/iluviação, ou perdas do sistema, parece ser um dos processos envolvidos na pedogênese.

Classificação de solos planossólicos do Sertão do Araripe (PE)

Neste trabalho objetivou-se caracterizar e classificar solos com horizonte B plânico subjacente a um horizonte B textural e, portanto, em posição não-diagnóstica para a classe dos Planossolos do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SIBCS). Foram selecionados três perfis representativos destes solos no município de Ouricuri, microrregião de Araripina, no Sertão de Pernambuco, área de ocorrência expressiva de solos planossólicos. Os perfis foram descritos e amostras deformadas foram coletadas de todos os horizontes para realização das análises físicas e químicas. Amostras indeformadas foram coletadas para determinação da densidade do solo. Os resultados mostram que os solos, formados de uma dupla contribuição de material de origem (cobertura sedimentar e rochas cristalinas do Pré-Cambriano), apresentam duas seções distintas, que refletem a contribuição dos materiais originários. A seção superior é formada pelos horizontes A, BA, Bt e, ou, Btf, e a inferior é formada pelos horizontes 2Btbn e 2BCn. Os horizontes da seção superior apresentam cores cromadas, textura mais arenosa, densidade mais baixa, maior condutividade hidráulica e menor atividade da fração argila do que os horizontes da seção inferior dos perfis, que se apresentam muito densos, pouco cromados e constituem uma barreira à percolação da água. Propõe-se a seguinte classificação para os perfis estudados: Plintossolo Argilúvico eutrófico planossólico sódico (perfil 1); Argissolo Amarelo eutrófico planossólico solódico (perfil 2) e Argissolo Amarelo eutrófico plíntico planossólico sódico (perfil 3). Os resultados indicam a necessidade de modificações na conceituação do horizonte B plânico do SIBCS, para permitir o enquadramento dos solos estudados. Sugere-se a eliminação da obrigatoriedade de ser o horizonte B plânico imediatamente subjacente a um horizonte A ou E, bem como da necessidade de mudança textural abrupta, desde que apresente transição abrupta que configure um fraturamento muito nítido com o horizonte que o antecede (A, E ou Bt).

Mineralogia e química de três solos de uma toposseqüência da bacia sedimentar do Alto Solimões, Amazônia ocidental

Pouco se conhece sobre os atributos mineralógicos e químicos dos solos da região do Alto Solimões, em comparação aos solos do Médio e Baixo Amazonas, mais estudados. No Alto Solimões, pela maior proximidade do ambiente andino, há maior possibilidade de enriquecimento dos solos. Este trabalho teve por objetivo ampliar o conhecimento dos solos dessa região por meio da caracterização de atributos mineralógicos e químicos de três solos de uma toposseqüência na região de Benjamin Constant (AM), próximo à fronteira Brasil-Peru. Tais solos situam-se das partes mais elevadas até a várzea, sendo classificados como Argissolo Amarelo Ta alumínico abrupto, Plintossolo Argilúvico alumínico abrúptico e Neossolo Flúvico Ta eutrófico. Os resultados mostram que estes solos possuem maior riqueza de nutrientes e de minerais alteráveis, com menor grau de intemperismo, em comparação aos solos mais bem drenados da parte oriental da Amazônia, derivados de sedimentos mais antigos ou de rochas cristalinas. Os baixos teores de Fe e Mn no Plintossolo em todas as frações analisadas, em comparação aos demais solos da toposseqüência, indicam o predomínio de processos de remoção nesse ambiente, enquanto, no Neossolo Flúvico, a remoção é superada pela deposição de novos sedimentos, possibilitando a ocorrência em teores elevados de Fe e Mn. Os valores de capacidade máxima de adsorção de fosfato são baixos nos horizontes superficiais, tornando-se elevados nos horizontes subsuperficiais mais ricos em argila ou com ocorrência de plintita, podendo representar, em caso de erosão, um fator limitante ao cultivo agrícola.

Estudo da evolução da paisagem do quadrilátero ferrífero (Minas Gerais, Brasil) por meio da mensuração das taxas de erosão (10be) e da pedogênese

Geomorfologicamente o Quadrilátero Ferrífero é uma região conspícua, onde raízes de estruturas metassedimentares proterozóicas, apresentando feições de um relevo jovem, encontram-se em destaque sobre um mar de colinas de rochas cristalinas do Arqueano. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da evolução da paisagem do Quadrilátero Ferrífero por meio da análise integrada dos dados quantitativos das taxas de erosão (10Be) e dos tipos de perfis de solos desenvolvidos a partir dos principais litotipos da região. A mensuração da concentração de 10Be extraído do quartzo de veios, de quartzitos e de sedimentos fluviais foi obtida utilizando um espectrômetro de massa por acelerador. A razão média de erosão de 7 m por milhão de anos coloca em evidência um importante soerguimento epirogenético da região em estudo. Concordantemente, os estudos macromorfológicos, mineralógicos e micromorfológicos de todos os perfis de solos investigados por meio de trabalhos de campo, da difração de raios X e da microscopia óptica mostram perfis imaturos e autóctones. Esses resultados sugerem que o relevo do Quadrilátero Ferrífero é um produto de constante e intenso processo erosivo.

Caracterização geológico-geofísica do meio aqüífero fissural : uma contribuição aos modelos de fluxo e armazenamento de água subterrânea

Northeastern Brazil is mainly formed by crystalline terrains (around 60% in area). Moreover, this region presents a semi-arid climate so that it is periodically subject to drought seasons. Furthermore, ground water quality extracted fromwells usually presents poor quality because of their high salinity contents. Nevertheless, ground water is still a very important source of water for human and animal consumption in this region. Well sitting in hard rocks terrains in Northeastern Brazil offers a mean success index of aboul 60%, given that a successful siting is defined by a well producing at least 0.5 m³/h. This low index reveals lack of knowledga about the true conditions of storage and percolation of ground water in crystalline rocks. Two models for structures storing and producing ground water in crystalline rocks in Northeastem Brazil have been proposed in the literature. The first model,tradnionally used for well sitting since the sixties are controlled by faults or fractures zones. This model is commonly referred, in Brazilian hydrogeological literature, as the "creek-crack" model (riacho-fenda in Portuguese). Sites appearing to present dense drainage network are preferred for water well siting - particularly at points where the drainages cross-cul each other. Field follow up work is usually based only on geological criteria. The second model is the "eluvio-alluvial through" (calha eluvio-aluvionar in Portuguese); it is also described in the literature but it is not yet incorporated in well sitting practice. This model is based on the hypothesis that reclilinear drainages can also be controlled by the folietion of the rock. Eventually, depending upon the degree of weathering, a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith) can be developed which can store and water can be produced from. Using severalfield case studies, this Thesis presents a thorough analysis ofthe two above cited models and proposes a new model. The analysis is based on an integrated methodological approach using geophysics and structural geology. Both land (Resitiviy and Ground Penetrating Radar- GPR) and aerogeophysical (magnetics and frequency domain eletromagnetics) surveys were used. Slructural analysis emphasized neolectonic aspects; in general, itwas found that fractures in the E-W direction are relatively open, as compared to fracturas inthe N-S direction, probably because E-W fractures were opened by the neotectonic stress regime in Northeastern Brazil, which is controlled by E-W compression and N-S extension. The riacho-fenda model is valid where drainages are controlled by fractures. The degree of fracturing and associated weathering dictale the hydrogeological potential of the structure. Field work in structural analogues reveals that subvertical fractures show consistent directions both in outcrop and aerophotograph scales. Geophysical surveys reveal subvertical conductive anomalies associated to the fracture network controlling the drainage; one of the borders of the conductive anomaly usually coincide wih the drainage. An aspect of particular importance to the validation of fracture control are the possible presence of relalively deep conductive anomalies wihoul continuation or propagalion to the surface. The conductive nature of lhe anomaly is due to the presence of wealhered rock and sedirnenls (alluvium and/or regolilh) storing ground waler which occur associated to the fracture network. Magnetic surveys are not very sensisnive to these structures.lf soil or covering sedirnents are resislive (> 100 Ohm.m), GPR can ba used to image precisely lhe fracture network. A major limialion of riacho-fenda model, revealed by GPR images, is associated to the fact thal subhorizontal fractures do play a very important role in connecting the fracture network, besides connect shallow recharge zones to relalively deep subvertical frecture zones. Iffractures play just a secondary control on the drainage, however, r/acho-fenda model may have a very limiled validny; in these cases, large portions oflhe drainage do nol coincide wilh frectures and mosl oflhewells localed in lhe drainage surrounding would resull dry. Usually, a secondary conlrol on lhe drainage by Ihefraclure networkcan be revealed only wilh detailed geophysical survey. The calha elClv1o-aluvlonarmodel is valid where drainages are conlrolled by folialion. The degree 01 wealhering 01 lhe lolialion planes dictales lhe hydrogeological polenlial 01 lhe slruclure. Outcrop analysis reveals Ihal lolialion and drainage direclions are parallel and Ihal no Iraclures, orfraclures wilh diflerent directions 01 lhe drainage direclion occur. Geophysical surveys reveal conduclive anomalies in a slab lorm associaled 10 lhe Ihrough 01 lhe wealhered rock and sedimenls (alluvium and/or regolith). Magnelic surveys can ofler a very good conlrol on lolialion direclion. An importanl aspect 10 validale lolialion conlrol are lhe presence 01 conductive anomalies showing shallow and deep portions area which are linked. Illhere is an exlensive soil cover, r/acho-fenda and calha eIClv1o-aluv/onar conlrols can be easily misinlerpreled in lhe absence 01 geophysical conlrol. Certainly, Ihis lacl could explain at leasl a part of lhe failure index in well sitting. The model wealhering sack (bolsllo de Intempertsmo in Portuguese) is proposed to explain cases where a very inlensive wealhering occur over lhe crystalline rock so Ihal a secondary inlerslilial porosity is crealed. The waler is Ihen stored in lhe porous of lhe regolilh in a similar mannerlo sedimentary rocks. A possible example ofthis model was delecled by using land geophysical survey where a relalivelyvery deep isolaled conduclive anomaly, in a slab form, was delected. Iflhis structure does store ground waler, certainly Ihere must be a link 01 lhe deep slructure wilh lhe surface in orderlo provide walerfeeding. This model mighl explain anomalous waler yields as greal as 50 m³/h Ihalsomelimescan occur in crystalline rocks in Northeaslern Brazil

Structural control over well productivity in the Jundiaí River Catchment, Southeastern Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Identificação e caracterização de zonas de captura e concentração de águas subterrâneas a partir de produtos de sensoriamento remoto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise integrada aplicada à exploração de água subterrânea na Bacia do Rio Jundiaí (SP)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Aplicação dos métodos elétrico e eletricomagnético para o estudo hidrogeológico no município de Altamira-Pará

Este trabalho trata da aplicação dos métodos geofísicos eletroresistivo e eletromagnético no município de Altamira, região central do Estado do Pará, com a finalidade de fazer o mapeamento da espessura das camadas aqüíferas, bem como a ocorrência de intrusões de diabásio na área do município, permitindo uma melhor locação de pontos para perfuração com fins de captação à água subterrânea. Na área estudada, verificam-se afloramentos de rochas cristalinas do embasamento coberto por sedimentos com idade variando desde o Paleozóico ao Quaternário, com esperança de se obter água nos sedimentos do Devoniano Inferior, mais precisamente na formação Maecuru. Foram executadas 34 sondagens elétricas verticais com arranjo Schlumberger com AB/2 variando de 100 a 500 metros. 108 sondagens eletromagnéticas transientes também foram executadas com arranjo "loop coincidente", com 50 metros de lado. Por problemas eletrônicos adicionados aos ruídos de fenômenos supraparamagnéticos, os resultados das sondagens eletromagnéticas apresentaram-se muito distorcidos, não tendo sido possível extrair deles informação geológica de relevância. Por isso, foram criados modelos eletromagnéticos sintéticos representando a situação geológica da área. Os dados obtidos no campo em forma de curvas de resistividade aparente, foram plotados em papel bilogarítmo e interpretados com a ajuda de algoritmos direto e inverso os quais considera modelos de camadas horizontalmente estratificadas, homogêneas e isotrópicas. Os resultados da interpretação permitiram estabelecer modelos geoelétricos aproximados refletindo a situação geológica na subsuperfície. Os resultados da interpretação das sondagens elétricas, foram confrontados com os resultados da interpretação qualitativa do mapa de isogamas do campo magnético total, permitindo delimitar com maior precisão a zona de incidência de soleiras de diabásio, situada a norte da área. Dos quatro horizontes geoelétricos distinguidos, o terceiro é essencialmente constituído por arenitos, apresentando, por isso, melhores condições para armazenamento de água subterrânea.

Evolução geomórfica e modelagem termocinemática 3D da região do planalto de Poços de Caldas (SP/MG)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)