Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-05Bitstream added on 2014-06-13T21:00:52Z : No. of bitstreams: 1 russo_ft_me_bauru.pdf: 1082659 bytes, checksum: b3e2c08d8b786ebf5fa0d5282b5100c2 (MD5) / Propriedades elétricas, ópticas e estruturais de SiO2 na variedade Ametista foram investigadas, utilizando as técnicas de Difração de Raios X, Absorção Óptica e Corrente de Despolarização Termicamente Estimulada (CDTE), tanto com procedimento convencional como Fotoinduzido (CDTEFI). objetivo principal, as técnicas de CDTE buscam a relação entre a relaxação observada, através das bandas de corrente obtidas na despolarização do material, e as impurezas no Quartzo, visto que os cristais de Quartzo mais perfeitos têm traços de ferro, lítio, sódio, potássio, alumínio, manganês e titânio. Adicionalmente às medidas de CDTE, as técnicas de Difração de Raios X e Absorção Óptica foram utilizadas para verificação da estrutura e bandas de aborção do material, respectivamente. Os difratogramas de Raios X mostraram que as amostras utilizadas exibem boa pureza, pois os picos correspondem aos dados catalogados de Quartzo puro. Os dados de absorção óptica permitiram tanta a identificação de bandas de absorção características na Ametista como uma relação com as medidas de CDTE e CDTEFI, ou seja, uma correlação entre as bandas de absorção para determinados comprimentos de onda, e a incidência de luz com comprimentos próximos a essas bandas. Foram realizadas medidas de CDTEFI com variação da potência de incidência do laser de Ar+ da ordem de 250 mW nas linhas de 488 nm. Os resultados das medidas de CDTE, CDTEFI e de Absorção Óptica analisados em conjunto, permitiram comprovar a presença de defeitos formados por íons de Fe3+ e Fe4+ na estrutura da Ametista, bem como sugerir que estes defeitos, além de participarem da estrutura como formadores dos centros de cor, são elementos contribuintes na formação fas bandas de CDTE, fazendo, portanto, com que estas bandas sejam afetadas pela incidência de luz monocromática do laser de Ar+ nas amostras... / Electrical, optical and structural properties of SiO2 in the amethyst form have been investigated, using techniques such as X-ray diffraction, optical absorption and thermally stimulated depolarization current (TSDC) in the conventional procedure as well as in the photo-induced case (PITSDC). Main objective in this work, TSDC techniques aim to analyze the relationship of observed relaxation phenomena, through the obtained current bands in the material depolarization, with quartz impurities, because even the most perfect quartz crystals present traces of iron lithium, sodium, potassium, aluminum, manganese and titanium. In addition to TSDC measurements, X-ray diffraction and optical absortion techniques have been used to verify the structure and the material absorption bands, respectively. X-ray diffractograma show that samples exhibits good purity, since the peaks correspond to published data for pure quartz. optical absorption data allow identifying the characteristics bands of amethyst as well as to relate them with TSDC and PITSDC measurements, which measurements, which means that there is a relationship between an absorption band at some fixed wavelength and light irradiation with wavelengths close to these bands. PITSDC was carried out using an Ar+ laser with varying power of about 250 mW, 500 mW and 610mW tuned at lines 488 nm and 541 nm. TSDC and PITSDC results, along with optical absorption data, when analyzed in conjunction, allow the verification of defects formed by Fe3+ and Fe4+ ions in the amethyst structure, as well as the suggestion that these defects, besides the participation in the amethyst structure as color centers, also play a role in the formation of TSDC bands, contributing for the effect of monochromatic light irradiation of an Ar+ laser on these bands (PITSDC). In this measurement, a redution of up to 71.1% comparede to conventional... (Complete abstract click electronic access below)

Este trabalho tem como objetivo principal demonstrar a viabilidade econômica do processo de lapidação das ametistas encontradas no Estado do Rio Grande do Sul, indicando a rentabilidade do investimento na industrialização dessas gemas. Além dessa questão foram caracterizados os parâmetros técnicos dos processos de lapidação manual e mecanizada comparando a performance de cada uma dessas técnicas de lapidação no processamento da ametista gaúcha. Foi realizado um estudo de tempos e movimentos a partir dos testes práticos de lapidação manual e mecanizada de lotes de ametista e citrino RS desenvolvidos nas instalações do Centro de Formação Profissional SENAI de Gemologia em Lajeado - RS onde foram levantados os parâmetros técnicos de desempenho das duas técnicas de lapidação. Após o levantamento do desempenho técnico de cada processo de lapidação foi realizada uma estimativa da necessidade e dos custos de aquisição dos equipamentos principais, bem como de todos os custos operacionais das duas alternativas de lapidação. Com esses dados foi desenvolvida uma análise de viabilidade econômica de cada uma das alternativas de lapidação e após, uma análise econômica comparativa com o objetivo de apontar a técnica mais adequada para a industrialização das gemas gaúchas. Devido as incertezas que acompanham os procedimentos de estimação utilizados, foram desenvolvidas análises de sensibilidade e determinação do ponto de equilíbrio visando indicar o nível de riscos e incertezas que acompanham cada alternativa, bem como o comportamento da lucratividade do projeto frente a variações nos parãmetros técnicos e econômicos definidos. Para avaliar-se a valorização econômica obtida com a lapidação das ametistas gaúchas foi realizada uma segunda etapa de testes práticos onde foram levantados os rendimentos mássicos de gemas lapidadas e após a composição média em termos de valorização econômica de cada produto obtido nas etapas de industrialização de ametista: geodo em bruto x pedra martelada x gema lapidada. Por fim foi realizada uma análise macroeconômica da industrialização da ametista gaúcha onde foram levantados os beneficios econômicos e sociais ao Estado do Rio Grande do Sul em termos de valorização da matéria-prima, arrecadação tributária e geração de empregos para os níveis atuais de produção. A técnica de avaliação técnica economtca desenvolvida na presente tese pode servir de guia para o desenvolvimento de estudos de viabilidade para qualquer tipo de investimento no setor mineral, fazendo-se as adaptações necessárias para estimação dos parâmetros técnicos e econômicos. / This thesis has the maio objective to evaluate the economical feasibility of the cutting process for the Rio Grande do Sul's amethyst, showing the profitability of the gem's processing investments. Moreover, it was characterized the technical parameters of the manual and mecanized processes comparing this lapidary's technics performances for the gaúcha's amethyst processing. A time and moving study was conduced from manual and mecanized practical cutting tests, carried out at the Centro de Formação Profissional SENAI de Gemologia at Lajeado- RS, that defines the technical performance parameters of the twice lapidary technics. After the technical performance of the cutting processes were determined it was estimate the main equipment capital costs and the operational costs of the twice lapidary technics. From the enable data it was developed an economical feasibility study for the two cutting alternatives. The follow step was a comparative economic analysis aimed at determining the most profitable alternative to industrialize the gaúcha's amethyst. As a consequence of uncertains that follow the estimate technics used to determine the economical parameters, it was developed a sensitivity analysis. It was identified the breakeven point that indicates the risk and uncertain leveis for each cutting alternative as well as the profit behavior related to technical and economical parameters changes. To evaluate the economical valuation gained with the gaúcha's amethysts cutting, it was carried out a second practical tests battery that define the cutting gem's mass recovery and the earnings gained at the processing stages: raw amethyst x trimmed amethyst x faceted amethyst. Finally, it was realized a macroeconomical study of the gaúcha's amethyst industrialization that shows the economical and social benefits for the Rio Grande do Sul's State in terms of raw material economical valuation, income taxes and man power generation at the actual production levels.

Orientador: Rosa Maria Fernandes Scalvi / Banca: Sonia Regina Homem de Mello Castanho / Banca: Maria Cristina Perusi / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em diversos campi da UNESP / Resumo: Propriedades elétricas, ópticas e estruturais de SiO2 na variedade Ametista foram investigadas, utilizando as técnicas de Difração de Raios X, Absorção Óptica e Corrente de Despolarização Termicamente Estimulada (CDTE), tanto com procedimento convencional como Fotoinduzido (CDTEFI). objetivo principal, as técnicas de CDTE buscam a relação entre a relaxação observada, através das bandas de corrente obtidas na despolarização do material, e as impurezas no Quartzo, visto que os cristais de Quartzo mais perfeitos têm traços de ferro, lítio, sódio, potássio, alumínio, manganês e titânio. Adicionalmente às medidas de CDTE, as técnicas de Difração de Raios X e Absorção Óptica foram utilizadas para verificação da estrutura e bandas de aborção do material, respectivamente. Os difratogramas de Raios X mostraram que as amostras utilizadas exibem boa pureza, pois os picos correspondem aos dados catalogados de Quartzo puro. Os dados de absorção óptica permitiram tanta a identificação de bandas de absorção características na Ametista como uma relação com as medidas de CDTE e CDTEFI, ou seja, uma correlação entre as bandas de absorção para determinados comprimentos de onda, e a incidência de luz com comprimentos próximos a essas bandas. Foram realizadas medidas de CDTEFI com variação da potência de incidência do laser de Ar+ da ordem de 250 mW nas linhas de 488 nm. Os resultados das medidas de CDTE, CDTEFI e de Absorção Óptica analisados em conjunto, permitiram comprovar a presença de defeitos formados por íons de Fe3+ e Fe4+ na estrutura da Ametista, bem como sugerir que estes defeitos, além de participarem da estrutura como formadores dos centros de cor, são elementos contribuintes na formação fas bandas de CDTE, fazendo, portanto, com que estas bandas sejam afetadas pela incidência de luz monocromática do laser de Ar+ nas amostras... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Electrical, optical and structural properties of SiO2 in the amethyst form have been investigated, using techniques such as X-ray diffraction, optical absorption and thermally stimulated depolarization current (TSDC) in the conventional procedure as well as in the photo-induced case (PITSDC). Main objective in this work, TSDC techniques aim to analyze the relationship of observed relaxation phenomena, through the obtained current bands in the material depolarization, with quartz impurities, because even the most perfect quartz crystals present traces of iron lithium, sodium, potassium, aluminum, manganese and titanium. In addition to TSDC measurements, X-ray diffraction and optical absortion techniques have been used to verify the structure and the material absorption bands, respectively. X-ray diffractograma show that samples exhibits good purity, since the peaks correspond to published data for pure quartz. optical absorption data allow identifying the characteristics bands of amethyst as well as to relate them with TSDC and PITSDC measurements, which measurements, which means that there is a relationship between an absorption band at some fixed wavelength and light irradiation with wavelengths close to these bands. PITSDC was carried out using an Ar+ laser with varying power of about 250 mW, 500 mW and 610mW tuned at lines 488 nm and 541 nm. TSDC and PITSDC results, along with optical absorption data, when analyzed in conjunction, allow the verification of defects formed by Fe3+ and Fe4+ ions in the amethyst structure, as well as the suggestion that these defects, besides the participation in the amethyst structure as color centers, also play a role in the formation of TSDC bands, contributing for the effect of monochromatic light irradiation of an Ar+ laser on these bands (PITSDC). In this measurement, a redution of up to 71.1% comparede to conventional... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A área de estudo está localizada na porção norte do Estado do Rio Grande do Sul e abrange principalmente os municípios de Ametista do Sul, Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Rodeio Bonito, Planalto e Nonoai, onde existem os principais depósitos de ametista de classe mundial do Brasil. Esta região, pela quantidade de garimpos em extração e pela continuidade do principal horizonte mineralizado, é definida como Distrito Mineiro de Ametista do Sul (DMAS). Os objetivos deste trabalho são: i) caracterizar a seqüência de derrames da região do DMAS, ii) a sua relação com o principal nível produtor de geodos de ametista, iii) detalhar os controles geológicos estruturais do principal horizonte mineralizado (cota 410-440 m) e iv) identificar as características gemológicas gerais do preenchimento dos geodos. A estrutura da Fm. Serra Geral na região do DMAS é formada por 5 ciclos vulcânicos (Cn ao Cn+4) aflorantes (a Fm. Botucatu não aflora na região) e por um evento intrusivo caracterizado por basaltos altamente vesiculares e por brechas vulcânicas formadas em condições confinadas (peperitos). O mapeamento de estruturas deformacionais frágeis mostrou que 2 campos paleotensionais atuaram na formação dos arranjos e sistemas de zonas de fratura do DMAS. As direções compressivas e trativas destes campos de paleotensão são, no entanto, alternadas entre si, o que permite interpretar um sistema trativo ortogonal para a geração de tais estruturas. O evento intrusivo (basalto vesicular) aproveitou as descontinuidades estratigráficas (camadas espessas de arenito intertrape que marcam a separação dos ciclos vulcânicos) e as descontinuidades estruturais (zonas de fratura) para alojar diques e sills. As descontinuidades estruturais também foram aproveitadas para o desenvolvimento de um sistema hidrotermal convectivo, formado por fluidos magmáticos (desgaseificação do magma intrusivo) e por fluidos formacionais jovens advindos da compactação dos sedimentos da Bacia do Paraná. Este sistema convectivo foi responsável pela abertura e preenchimento dos geodos de ametista em quatro sucessivos pulsos de mineralização, que possuem paragêneses distintas e que, portanto, marcam as condições de evolução das propriedades físico-químicas dos fluidos. / The investigated area is located at north of the Rio Grande do Sul state (Brazil), and encloses a number of counties (Ametista do Sul, Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Rodeio Bonito, Planalto, and Nonoai), where there exist a large number of world class amethyst geodes “garimpos” being exploted. This area is known as Ametista do Sul Mining District (DMAS). The aims of this work are: i) characterize the volcanic flows of the DMAS, ii) their relationships with the main superior amaethyst geode producing horizon, iii) the detailed geological and structural controls for that main mineralized horizon (410-440 m of altimetric elevation), and iv) the general gemological features of amethyst geode infillings. The Serra Geral Fm. structure int he DMAS area is made up by 5 outcropping volcanic cicles (Cn to Cn+4); Botucatu Fm. does not outcrop in the DMAS area, but is present as large and thick aeolian intertrps dividing each volcanic cicle. The Serra Geral Fm. is completed by a large volume of intrusive highly vesicular basalts and volcanic breccias (peperites). The mapping of brittle deformational structures showed that 2 paleostress fields operated to develop fracture zones at DMAS. However, the compressive and trative directions of these both paleostress fields alternate their position in each other, and leads to conclude that an orthogonal paleostress system were responsible for deformation. The intrusive vesicular basalts emplaced in the stratigraphic descontinuities (intertrap separating each volcanic cicle) and in the structural descontinuities (fracture zones) to make dikes and sills. The structural descontinuities were also used to develop a convective hydrothermal system, made up by magmatic fluids mixed with young formational ones (due to Paraná Basin sediments compactation). Such a convective system was responsible for openning and filling amethyst geodes in four (4) sucessive mineralization pulses; each pulse shows distinguishing paragenetic assemblage, which denotes varying physical and chemical properties of the mineralizing fluids.

O uso de imagens de sensores remotos para o mapeamento e discriminação de alvos geológicos está baseado nas propriedades da radiação eletromagnética solar refletida de unidades elementares da superfície do terreno (UEST). Nas imagens, os UEST estão codificados em números digitais, cujos valores correspondem à medida de um complexo processo de trocas de energia eletromagnética (transmitida, refletida e absorvida) com os átomos e moléculas dos minerais da rocha por ondas eletromagnéticas. Sob este ângulo, a interpretação de uma imagem é essencialmente um exercício de descoberta e entendimento de como interage a radiação eletromagnética com o material, a fim de descobrir informações ou propriedades relacionadas com a sua natureza intrínseca, como a composição de seus constituintes. Assim, se busca identificar nas imagens, através das respostas espectrais dos materiais, que tipo de rocha ou mineral está presente em um certo elemento de uma imagem digital. O sucesso desta análise dependerá do número de bandas que o sensor possui, já que isto se traduzirá na capacidade discriminante deste sensor. No momento atual as medidas de refletância tornam-se importantes diante dos avanços e aplicações vividos no campo do imageamento por satélite, como forma de fomentar e solidificar uma nova metodologia de prospecção mineral. A análise de imagens digitais permite, convertendo seus valores expostos em contadores digitais para refletância, que comparemos com valores de refletância conhecidos para um dado material o qual já tenhamos analisado, nos possibilitando inferir assim a natureza do dado UEST. Dentro deste contexto, foram obtidos em laboratório espectros de refletância de amostras de rochas basálticas de regiões de mineralizações de ametistas e rejeitos de seus garimpos, características da porção Sul da Bacia do Paraná, as quais constituem níveis estratigráficos bem distribuídos, servindo assim como linhas evidenciais para a prospecção e caracterização destas áreas, além de formarem uma biblioteca espectral descritiva para tal área. Além disso, foram analisadas as correspondências entre os espectros de laboratório e as curvas obtidas através das imagens ASTER, empregando métodos de reconhecimento de padrões (métodos de classificação); para tanto implementou-se o método de decomposição de curvas através da derivada primeira, buscando frisar linhas estreitas de absorção presente em tais curvas, permitindo uma classificação mais acurada dos mesmos e buscando evidenciar padrões discriminantes que identifiquem estas rochas e seus minerais. A partir da implementação do método de decomposição de curvas por aplicação da derivada primeira foi possível situar evidências da presença de composições mineralógicas, semelhantes às amostras coletadas em campo, nas imagens orbitais. A identificação destas assinaturas se deu por meio da comparação dos espectros processados e as imagens da região de interesse através das técnicas da derivada primeira e SAM, onde se tornou evidente a aplicabilidade do sensoriamento remoto como ferramenta de apoio à prospecção mineral. / The use of remote sensors images for mapping and discrimination of geologic targets is based on reflected electromagnetic solar radiation properties of the elementary units of the land surface (UEST). In the images, UEST are codified in digital numbers, whose values correspond to the measure of a complex process of electromagnetic energy changes (transmitted, reflected and absorbed) with the atoms and molecules of rock minerals for electromagnetic waves. This way, the image interpretation is essentially an exercise of discover and agreement of how electromagnetic radiation interacts with material, in order to discover information or properties related with its intrinsic nature, as the composition of its constituent. Thus, it searches to identify in the images, through the spectral answers of the materials, which type of rock or mineral is present in a certain element of the digital image. The success of this analysis will depend on the number of bands on which the sensor carries, since this will be express the discriminant capacity of its sensor. At the current moment the reflectance measures become more important because of the advances and applications in the field of the satellite imaging, as form to foment and develop a new solid methodology of mineral prospection. The analysis of digital images allows, converting its displayed values into digital accountants for reflectance, which are compared with known values of reflectance for material data which already had been analyze, making possible to infer the nature of UEST data. Inside of this context, reflectance specters of basaltic rock samples on amethysts mineralization and debris regions of its ipan had been gotten in laboratory, characteristics of the South portion of the Parana river basin, which constitute well distributed estratigraphic levels, serving as well as lines of evidence for the prospection and characterization of these areas, beyond forming a descriptive spectral library for such area. Moreover, the correspondences between the specters of laboratory and the curves gotten through images ASTER had been analyzed, using methods of recognition of standards (classification methods); for in such a way the curves decomposition method was implemented through the first derivative, searching more emphasize on absorption narrow lines presents in such curves, allowing a accurate classification of the same ones and searching to evidence discriminants standards that identifies these rocks and its minerals. From the implementation of the of decomposition of curves method for application of the first derivative it was possible to point out evidences of the presence of mineralogical compositions in the orbital images, similar to the samples collected in field. The identification of these signatures was made by means of the comparison of the processed specters and the images of the region of interest through the techniques of the first derivative and SAM, where it became evident the applicability of the remote sensing as tool of support in mineral prospection.

Este trabalho buscou avaliar os aspectos relacionados à potencialidade das imagens do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) para a caracterização e mapeamento de rejeitos de garimpos de ametistas na região do município de Ametista do Sul-RS, Brasil. Essa região possui a maior produção de ametistas do mundo. Foram utilizados classificadores de Distância Mínima Euclidiana, Máxima Verossimilhança e a técnica SAM (Spectral Angle Mapper). Entre os três algoritmos de classificação empregados, o melhor desempenho foi observado na técnica SAM, a qual obteve o menor erro e a melhor distinção do alvo em estudo. O principal erro encontrado para os classificadores foi a confusão gerada entre as classes “sombra” e “rejeitos de garimpos”. Com a utilização da técnica SAM, essa confusão foi reduzida consideravelmente, pois a mesma utilizou a curva espectral do rejeito como referência na classificação, enquanto os classificadores multiespectrais utilizaram grupos de pixels representativos do basalto, que continham mistura espectral de outras classes, como sombra e vegetação. Os resultados sugerem que, em ambientes tropicais similares aos da área de estudo, com predomínio de vegetação densa, os dados ASTER podem ser eficazes para a caracterização dos rejeitos de garimpos. / The objective of this work was to evaluate the potential of Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) images, for discrimination and mapping of ametist mining residues/basalt in the Ametista do Sul region, Rio Grande do Sul State, Brazil. This region provides the most part of ametist production of the World. The multispectral algorithms Minimun Euclidian Distance and Maximum Likelihood and the hyperspectral technique SAM (Spectral Angle Mapper) were used in this work. The SAM technique showed better results than multispectral techniques. The main error found by the multispectral algorithms was the mixing/confusion between “shadow” and “mining residues” classes due to the spectral similarity between them. With the SAM technique the confusion decreased because it employed the residues spectral curve as a reference, while the multispectral techniques employed pixels groups that could have spectral mixture with other targets. The results showed that in tropical terrains as the study area, ASTER data can be efficacious for the characterization of mining residues.

A província Paraná é a segunda maior província vulcânica continental do mundo cobrindo áreas do Brasil, Uruguai, Argentina e Paraguai com basalto, andesito basáltico, dacito, riodacito, riolito e localmente rochas piroclásticas. No Cretáceo, o ambiente na Bacia sedimentar do Paraná era desértico com campos de dunas (Formação Botucatu). O evento magmático recobriu expressiva porção deste deserto, gerando um dos maiores aquíferos confinados do mundo, o aquífero Guarani. Além da Formação Botucatu, as demais unidades da Bacia do Paraná também foram afetadas pela alta temperatura dos diques que conduziram a lava para a superfície. O craqueamento do querogênio presente em algumas Formações gerou gás metano (CH4) que migrou através da bacia. Ao atingir derrames de lava em resfriamento (~1000 ºC) o metano desencadeou a formação de paralavas. Estas rochas apresentam longos e curvos fenocristais de clinopiroxênio (até 10 cm), plagioclásio (~1 cm), magnetita, apatita e matriz vítrea. A maior ocorrência de paralavas está no sudoeste do Paraná. Os teores de cobre nestas rochas são mais elevados (>600 ppm) que a média nos basaltos hospedeiros (~207 ppm). De maneira indireta, o calor residual do vulcanismo também afetou as águas do aquífero Guarani desencadeando eventos hidrotermais com fluidos essencialmente constituídos por água quente e vapor (~150 ºC). Este fluido atravessou os derrames vulcânicos carregando consigo areia inconsolidada (fluidizada) proveniente da Formação Botucatu. Estas areias, deixadas como resíduo ao longo do caminho dos fluidos hidrotermais formaram diques, sills e camadas que foram lentamente silicificadas. Em alguns casos estas estruturas migram lateralmente para agregados de ágata ou quartzo. Brechas hidrotermais, constituídas por fragmentos de basalto amigdaloidal, ocorrem no topo dos derrames e são cimentadas por areia silicificada. A sequência repetida de eventos hidrotermais alterou minerais primários dos basaltos formando argilo-minerais (esmectita e celadonita). Neste processo, o cobre foi liberado da estrutura cristalina dos minerais, principalmente magnetita, remobilizado e depositado em cavidades e na superfície de disjunções colunares. A alteração hidrotermal sobre os derrames vulcânicos culminou na geração dos maiores depósitos de ametista do mundo (e.g., distrito mineiro de Ametista do Sul). Cobre nativo e depósitos de ametista ocorrem associados à assembleia de minerais de baixa temperatura (até 150 ºC) e a variação δ65Cu do cobre nativo (-0.59 ‰ a 1.89 ‰) é compatível com razões isotópicas de depósitos hidrotermais e enriquecimento supergênico. Os eventos intempéricos, principalmente do Quaternário, remodelaram os derrames e destacaram na superfície sílica gossans, guias prospectivos de depósitos de ametista e de cobre nativo. Os sílica gossans apresentam formas poligonais, concentração de argilo-minerais e óxidos de ferro, presença de areia silicificada, formação de banhados e mudança abrupta de vegetação, além de anomalias gamaespectrométricas negativas (%K, eU e eTh) que se intensificam sobre áreas com depósitos de ametista. Dentro do sílica gossan as esmectitas apresentam maiores teores de Mg enquanto fora da estrutura, no mesmo derrame, as esmectitas são enriquecidas em K. Estas estruturas ocorrem aos milhares desde o sul até o norte da província e representam uma nova fronteira para depósitos de ametista e cobre nativo na província vulcânica Paraná. / The Paraná volcanic province is the second largest continental province in the world covering areas in Brazil, Uruguay, Argentina and Paraguay mainly with basalt, basaltic andesite, dacite, rhyolite and rhyodacite. In the Cretaceous, the environment in the Paraná sedimentary basin was desert with dune fields (Botucatu Formation). A significant portion of this desert was covered with hundreds of horizontal lava flows generating the Guarani aquifer, one of the largest confined aquifer in the world. The Paraná Basin was affected by the high temperature of the dikes that led the lava to the surface. The cracking of kerogen in some formations generated methane (CH4) that migrated across the basin untill reaching the lava flows that were cooling (~ 1000 °C) and triggered the formation of paralavas. These rocks display native copper mineralization, long and curved clinopyroxene phenocrysts (up to 10 cm), plagioclase (~ 1 cm), magnetite, apatite and glass matrix. The greater occurrence of paralavas is in southwestern of Paraná and has higher copper content (> 600 ppm) than the average host basalts (~ 207 ppm). The residual heat of volcanism affected the Guarani aquifer waters triggering hydrothermal events with fluids consisting essentially of boiling water and vapour (~ 150 °C). The hydrothermal fluid crossed the flows of volcanic pile carrying away large portions of unconsolidated sand from the Botucatu Formation. Along the path of the hydrothermal fluid these sands were left as a residue forming dikes, sills and layers which were slowly silicified. In some cases, they migrate laterally into aggregates of quartz and agate. Hydrothermal breccias, consisting of amigdaloidal basalt fragments occur at the top of the flows and are cemented by silicified sand. The repeated sequence of hydrothermal events altered the primary minerals of basalts forming clay minerals (smectite and celadonite). In this process, copper was released from the crystal structure of minerals (e.g., magnetite), remobilized and deposited in cavities and along the surfaces of columnar joints. This alteration of the volcanic flows resulted in the generation of the world's largest amethyst deposits (e.g., Ametista do Sul mining district). Native copper and amethyst deposits occur associated with low-temperature mineral assembly (up to 150 °C) and the δ65Cu variation of native copper (-0.59 ‰ to 1.89 ‰) is compatible with isotopic ratios of hydrothermal deposits and supergene enrichment. The weathering events mainly in the Quaternary reshaped the flows and highlighted silica gossans on the surface, the prospective guides of native copper mineralizations and amethyst deposits. They have polygonal shapes, concentration of clay minerals and iron oxides, presence of silicified sand, formation of altitude ponds and abrupt change in vegetation. Silica gossans have negative gamma-spectrometric anomaly (% K, eU and eTh) that intensify over areas with amethyst deposits. Within the silica gossan the smectites are enriched in Mg while outside silica gossan the smectite is enriched in K. Thousands of silica gossans occur in the province and represent a new frontier for native copper mineralizations and amethyst deposits in the Paraná volcanic province.

Este trabalho tem como objetivo principal demonstrar a viabilidade econômica do processo de lapidação das ametistas encontradas no Estado do Rio Grande do Sul, indicando a rentabilidade do investimento na industrialização dessas gemas. Além dessa questão foram caracterizados os parâmetros técnicos dos processos de lapidação manual e mecanizada comparando a performance de cada uma dessas técnicas de lapidação no processamento da ametista gaúcha. Foi realizado um estudo de tempos e movimentos a partir dos testes práticos de lapidação manual e mecanizada de lotes de ametista e citrino RS desenvolvidos nas instalações do Centro de Formação Profissional SENAI de Gemologia em Lajeado - RS onde foram levantados os parâmetros técnicos de desempenho das duas técnicas de lapidação. Após o levantamento do desempenho técnico de cada processo de lapidação foi realizada uma estimativa da necessidade e dos custos de aquisição dos equipamentos principais, bem como de todos os custos operacionais das duas alternativas de lapidação. Com esses dados foi desenvolvida uma análise de viabilidade econômica de cada uma das alternativas de lapidação e após, uma análise econômica comparativa com o objetivo de apontar a técnica mais adequada para a industrialização das gemas gaúchas. Devido as incertezas que acompanham os procedimentos de estimação utilizados, foram desenvolvidas análises de sensibilidade e determinação do ponto de equilíbrio visando indicar o nível de riscos e incertezas que acompanham cada alternativa, bem como o comportamento da lucratividade do projeto frente a variações nos parãmetros técnicos e econômicos definidos. Para avaliar-se a valorização econômica obtida com a lapidação das ametistas gaúchas foi realizada uma segunda etapa de testes práticos onde foram levantados os rendimentos mássicos de gemas lapidadas e após a composição média em termos de valorização econômica de cada produto obtido nas etapas de industrialização de ametista: geodo em bruto x pedra martelada x gema lapidada. Por fim foi realizada uma análise macroeconômica da industrialização da ametista gaúcha onde foram levantados os beneficios econômicos e sociais ao Estado do Rio Grande do Sul em termos de valorização da matéria-prima, arrecadação tributária e geração de empregos para os níveis atuais de produção. A técnica de avaliação técnica economtca desenvolvida na presente tese pode servir de guia para o desenvolvimento de estudos de viabilidade para qualquer tipo de investimento no setor mineral, fazendo-se as adaptações necessárias para estimação dos parâmetros técnicos e econômicos. / This thesis has the maio objective to evaluate the economical feasibility of the cutting process for the Rio Grande do Sul's amethyst, showing the profitability of the gem's processing investments. Moreover, it was characterized the technical parameters of the manual and mecanized processes comparing this lapidary's technics performances for the gaúcha's amethyst processing. A time and moving study was conduced from manual and mecanized practical cutting tests, carried out at the Centro de Formação Profissional SENAI de Gemologia at Lajeado- RS, that defines the technical performance parameters of the twice lapidary technics. After the technical performance of the cutting processes were determined it was estimate the main equipment capital costs and the operational costs of the twice lapidary technics. From the enable data it was developed an economical feasibility study for the two cutting alternatives. The follow step was a comparative economic analysis aimed at determining the most profitable alternative to industrialize the gaúcha's amethyst. As a consequence of uncertains that follow the estimate technics used to determine the economical parameters, it was developed a sensitivity analysis. It was identified the breakeven point that indicates the risk and uncertain leveis for each cutting alternative as well as the profit behavior related to technical and economical parameters changes. To evaluate the economical valuation gained with the gaúcha's amethysts cutting, it was carried out a second practical tests battery that define the cutting gem's mass recovery and the earnings gained at the processing stages: raw amethyst x trimmed amethyst x faceted amethyst. Finally, it was realized a macroeconomical study of the gaúcha's amethyst industrialization that shows the economical and social benefits for the Rio Grande do Sul's State in terms of raw material economical valuation, income taxes and man power generation at the actual production levels.

O uso de imagens de sensores remotos para o mapeamento e discriminação de alvos geológicos está baseado nas propriedades da radiação eletromagnética solar refletida de unidades elementares da superfície do terreno (UEST). Nas imagens, os UEST estão codificados em números digitais, cujos valores correspondem à medida de um complexo processo de trocas de energia eletromagnética (transmitida, refletida e absorvida) com os átomos e moléculas dos minerais da rocha por ondas eletromagnéticas. Sob este ângulo, a interpretação de uma imagem é essencialmente um exercício de descoberta e entendimento de como interage a radiação eletromagnética com o material, a fim de descobrir informações ou propriedades relacionadas com a sua natureza intrínseca, como a composição de seus constituintes. Assim, se busca identificar nas imagens, através das respostas espectrais dos materiais, que tipo de rocha ou mineral está presente em um certo elemento de uma imagem digital. O sucesso desta análise dependerá do número de bandas que o sensor possui, já que isto se traduzirá na capacidade discriminante deste sensor. No momento atual as medidas de refletância tornam-se importantes diante dos avanços e aplicações vividos no campo do imageamento por satélite, como forma de fomentar e solidificar uma nova metodologia de prospecção mineral. A análise de imagens digitais permite, convertendo seus valores expostos em contadores digitais para refletância, que comparemos com valores de refletância conhecidos para um dado material o qual já tenhamos analisado, nos possibilitando inferir assim a natureza do dado UEST. Dentro deste contexto, foram obtidos em laboratório espectros de refletância de amostras de rochas basálticas de regiões de mineralizações de ametistas e rejeitos de seus garimpos, características da porção Sul da Bacia do Paraná, as quais constituem níveis estratigráficos bem distribuídos, servindo assim como linhas evidenciais para a prospecção e caracterização destas áreas, além de formarem uma biblioteca espectral descritiva para tal área. Além disso, foram analisadas as correspondências entre os espectros de laboratório e as curvas obtidas através das imagens ASTER, empregando métodos de reconhecimento de padrões (métodos de classificação); para tanto implementou-se o método de decomposição de curvas através da derivada primeira, buscando frisar linhas estreitas de absorção presente em tais curvas, permitindo uma classificação mais acurada dos mesmos e buscando evidenciar padrões discriminantes que identifiquem estas rochas e seus minerais. A partir da implementação do método de decomposição de curvas por aplicação da derivada primeira foi possível situar evidências da presença de composições mineralógicas, semelhantes às amostras coletadas em campo, nas imagens orbitais. A identificação destas assinaturas se deu por meio da comparação dos espectros processados e as imagens da região de interesse através das técnicas da derivada primeira e SAM, onde se tornou evidente a aplicabilidade do sensoriamento remoto como ferramenta de apoio à prospecção mineral. / The use of remote sensors images for mapping and discrimination of geologic targets is based on reflected electromagnetic solar radiation properties of the elementary units of the land surface (UEST). In the images, UEST are codified in digital numbers, whose values correspond to the measure of a complex process of electromagnetic energy changes (transmitted, reflected and absorbed) with the atoms and molecules of rock minerals for electromagnetic waves. This way, the image interpretation is essentially an exercise of discover and agreement of how electromagnetic radiation interacts with material, in order to discover information or properties related with its intrinsic nature, as the composition of its constituent. Thus, it searches to identify in the images, through the spectral answers of the materials, which type of rock or mineral is present in a certain element of the digital image. The success of this analysis will depend on the number of bands on which the sensor carries, since this will be express the discriminant capacity of its sensor. At the current moment the reflectance measures become more important because of the advances and applications in the field of the satellite imaging, as form to foment and develop a new solid methodology of mineral prospection. The analysis of digital images allows, converting its displayed values into digital accountants for reflectance, which are compared with known values of reflectance for material data which already had been analyze, making possible to infer the nature of UEST data. Inside of this context, reflectance specters of basaltic rock samples on amethysts mineralization and debris regions of its ipan had been gotten in laboratory, characteristics of the South portion of the Parana river basin, which constitute well distributed estratigraphic levels, serving as well as lines of evidence for the prospection and characterization of these areas, beyond forming a descriptive spectral library for such area. Moreover, the correspondences between the specters of laboratory and the curves gotten through images ASTER had been analyzed, using methods of recognition of standards (classification methods); for in such a way the curves decomposition method was implemented through the first derivative, searching more emphasize on absorption narrow lines presents in such curves, allowing a accurate classification of the same ones and searching to evidence discriminants standards that identifies these rocks and its minerals. From the implementation of the of decomposition of curves method for application of the first derivative it was possible to point out evidences of the presence of mineralogical compositions in the orbital images, similar to the samples collected in field. The identification of these signatures was made by means of the comparison of the processed specters and the images of the region of interest through the techniques of the first derivative and SAM, where it became evident the applicability of the remote sensing as tool of support in mineral prospection.

Este trabalho buscou avaliar os aspectos relacionados à potencialidade das imagens do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) para a caracterização e mapeamento de rejeitos de garimpos de ametistas na região do município de Ametista do Sul-RS, Brasil. Essa região possui a maior produção de ametistas do mundo. Foram utilizados classificadores de Distância Mínima Euclidiana, Máxima Verossimilhança e a técnica SAM (Spectral Angle Mapper). Entre os três algoritmos de classificação empregados, o melhor desempenho foi observado na técnica SAM, a qual obteve o menor erro e a melhor distinção do alvo em estudo. O principal erro encontrado para os classificadores foi a confusão gerada entre as classes “sombra” e “rejeitos de garimpos”. Com a utilização da técnica SAM, essa confusão foi reduzida consideravelmente, pois a mesma utilizou a curva espectral do rejeito como referência na classificação, enquanto os classificadores multiespectrais utilizaram grupos de pixels representativos do basalto, que continham mistura espectral de outras classes, como sombra e vegetação. Os resultados sugerem que, em ambientes tropicais similares aos da área de estudo, com predomínio de vegetação densa, os dados ASTER podem ser eficazes para a caracterização dos rejeitos de garimpos. / The objective of this work was to evaluate the potential of Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) images, for discrimination and mapping of ametist mining residues/basalt in the Ametista do Sul region, Rio Grande do Sul State, Brazil. This region provides the most part of ametist production of the World. The multispectral algorithms Minimun Euclidian Distance and Maximum Likelihood and the hyperspectral technique SAM (Spectral Angle Mapper) were used in this work. The SAM technique showed better results than multispectral techniques. The main error found by the multispectral algorithms was the mixing/confusion between “shadow” and “mining residues” classes due to the spectral similarity between them. With the SAM technique the confusion decreased because it employed the residues spectral curve as a reference, while the multispectral techniques employed pixels groups that could have spectral mixture with other targets. The results showed that in tropical terrains as the study area, ASTER data can be efficacious for the characterization of mining residues.