Uma série de amostras do sistema catalítico V2O5/TiO2 foi preparada pelo método sol-gel com diferentes teores da fase ativa (de 0 a 9% em massa de V2O5) e calcinada em diferentes temperaturas (de 250 a 6000C). Sistema similar foi obtido pelo método de impregnação para a comparação. Os catalisadores foram caracterizados quanto suas propriedades texturais e estruturais pelas técnicas de Adsorção de N2 a 77K, Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) e Espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS). Testes catalíticos para a verificação da atividade e seletividade foram realizados frente à reação de conversão do metanol. O sistema obtido pelo método sol-gel apresentou elevada área superficial e porosidade, as quais foram ampliadas com o aumento do teor de vanádio e reduzidos com o aumento da temperatura de calcinação. O sistema preparado por impregnação apresentou as mesmas propriedades texturais do suporte comercial. A análise de DRX identificou a existência de TiO2 nas formas cristalográficas anatásio e rutilo, não foi identificada a presença de V2O5 na forma cristalina. No sistema preparado por impregnação a estrutura cristalográfica do suporte se mantém, independente do teor de vanádio, porém a partir de 6% de V2O5 foi identificado à presença de V2O5 cristalino. Os espectros de Raman mostraram a presença de dois grupos superficiais de vanádio, os vanadilos monoméricos e os vanadatos poliméricos mesmo em elevados teores de vanádio, nos sistemas preparados pelo processo sol-gel. Nos catalisadores obtidos por impregnação foram identificados modos vibracionais referentes ao V2O5 cristalino.Os resultados obtidos por XAS confirmaram os obtidos por DRX e indicaram a presença de vanádio V4+ e V5+, porém com simetria diferente da forma cristalina V2O5. A determinação da razão entre os átomos V/Ti superficiais feita por XPS mostrou ser crescente com o aumento do teor de vanádio. Os espectros de EPR indicaram a presença de pelo menos três famílias de íons V4+ em diferentes simetrias, duas delas inseridas na matriz da titânia na fase rutilo e a outra dispersa na superfície. O sistema obtido por impregnação apresentou poucos íons V4+. Os testes catalíticos revelaram que a atividade e seletividade catalítica foram praticamente as mesmas para os sistemas preparados pelos dois métodos. Entretanto, a estabilidade catalítica do sistema obtido via sol-gel foi superior ao sistema preparado por impregnação. / A series of samples of the catalytic system V2O5/TiO2 was prepared by the sol-gel method with different proportions of the active phase (from 0 to 9% in mass of V2O5) and calcined in different temperatures (from 250 to 6000C). A similar system was obtained by the impregnation method for comparison. The catalyst were characterized by their textural and structural properties by Adsorption of N2 at 77K, X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Electronic Paramagnetic Resonance (EPR), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS). Catalytic tests for the verification of the activity and selectivity were performed by the conversion reaction of the methanol. The system obtained by the sol-gel method presented a high superficial area and porosity, which were enlarged by the increase of vanadium proportion and reduced with increase of the calcinations temperature. The system prepared by impregnation presented the same textural proprieties of the commercial support. XRD analysis identified the existence of TiO2 in two crystallographic forms, anatase and rutile. It was not identified the presence of V2O5 in the crystalline form. In the system prepared by impregnation the crystallographic structure of the support keeps, independent of the vanadium content, however starting from 6% of the vanadia was identified crystalline V2O5. Raman spectra showed the presence of two superficial groups of vanadium, the monomeric vanadyls and the polymeric vanadates even for elevated contents of vanadium, in the system prepared by the impregnation method vibrational modes were identified referring to V2O5 crystalline. The results obtained by XAS confirmed the obtained by XRD and indicated the presence of V4+ and V5+, however with different symmetry from the V2O5 in a crystalline form. The determination of the proportion between the surface V/Ti atoms determined by XPS showed to be increased with the increase of the vanadium content. EPR spectra indicated the presence of at least three V4+ion families in different symmetries; two of them inserted in the matrix of titania in the rutile phase and to other dispersed on the surface. The system obtained by impregnation presented few V4+ ions. The catalytic tests reveled that the catalytic activity and selectivity were practically the same for the systems prepared by both methods. However, the catalytic stability of the system obtained via sol-gel was superior to the system prepared by impregnation.

O presente trabalho tem por objetivo investigar e propor uma metodologia rápida e eficaz de avaliação da reatividade do cimento Portland frente ao ataque por sulfatos. O método consiste na utilização de amostras de pasta de cimento hidratada em pó, colocadas em contato direto com soluções concentradas de Na2SO4 e MgSO4, em temperatura elevada (65ºC), para acelerar o ataque. Apesar dos cimentos estudados possuírem composição química parecida, os resultados de SO3 combinado mostraram que o cimento Classe G foi pouco menos suscetível ao ataque por sulfatos em função do maior teor de Fe2O3 presente. Da TG e DRX observou-se a formação de etringita no ataque por ambos os sais de sulfato; e formação de gipsita no ataque por MgSO4. Enquanto havia disponibilidade de portlandita na pasta hidratada, o cimento com adição mineral incorporada apresentou mesma taxa de ataque que os demais (sem adição), entretanto a partir do momento que toda a portlandita foi consumida, iniciou-se um processo de descalcificação do C-S-H, observado pela DRX. / The main point of this research is to propose a fast and effective method of evaluation of the cement reactivity to sulfate attack. Resistance to sulfate attack was measured by determining the combined sulfate in cement paste samples with exposure to Na2SO4 and MgSO4 solution, at high temperature (65°C). The samples of cement paste was triturated (powdered) in the proposed method. The results of combined SO3 showed that the Class G cement was little less susceptible to the sulfate attack because it has larger amount of Fe2O3. The ettringite formation was observed in the attack for both sulfate salts; and gypsum formation in the attack for MgSO4 (results of TG and XRD). The blended cement presented same results that the others, however when the Ca(OH)2 was totally consumed, it observed the decalcification of the C-S-H, by XRD.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caetano, Elenice Hass.pdf: 4149328 bytes, checksum: b6eb52279243079ec9a5d88b5028ae4c (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Clay minerals are hydrated silicates of Aluminum, Iron and Magnesium that has lamellar structure (phyllosilicates) composed by continuous SiO4 tetrahedral layers connected to bi and tri metals hydroxide octahedral layers. The layers are continuous and hexagonally ordered regarding to crystallographic axis a and b. The arrange of clays minerals determines the type of clay mineral as 1:1 or 2:1. The 2:1 clays minerals are divided in groups: Vermiculite, Mica, Chlorite, Saponite, Paligorskita and the Smectite group. Among the Smetectite group stands out the Bentonite, the most abundant clay mineral and that shows 2:1 phyllosilicates structure composed by two silicate tetrahedral layers and one alumina octahedral layers, both connected by oxygen atoms in common. The great technological interest in these clay results of the high cation exchange capacity, swelling by water and low size of crystals. Such properties favor the clays modification to discovery new applications. Thus, the clays minerals are an essential step for the discovery of technological applications as well as the fundamental properties of clays. In this work, were characterized four samples of clays through of X-Ray Diffraction, X-Ray Fluorescence Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, 27Al NMR-MAS and Field Emission Scanning Electron Microscopy. The obtained results indicate the predominance of Smectite phase in clays due to high swelling capacity and cation exchange observed. The predominance of Smectite phase was confirmed by XRD, XRF and FTIR, which also indicates the presence of quartz and other minerals. Were also evaluated the presence of organic compounds in the interlayer space of modified clays and was noted that have not changes in their crystalline structures, based on FTIR and 27Al NMR-MAS results. The SEM-FEG micrography confirms the irregularity of cluster size, according to expect to bentonite clays. The performed characterizations for these clays minerals determine its elementary composition and makes possible distinguish the four samples according to its place of origin by the amount of impurities, as well as the prevalence of smectite phase. The characterization analysis were used to quantification of fundamental properties and to evaluated the organic compounds presence in interlayer space through of delocalization of the most intense peak in 2θ angle. The obtained results are useful for the benefit of industrial areas such as pharmaceutical, food, environmental and others, once the mineral clays properties can be improved when properly identified and quantized. / Argilas são materiais naturais, terrosos, considerados finos grãos que contém partículas com diâmetro inferior a 2 μm e, quando umedecidos com água, apresentam plasticidade. São constituídas essencialmente por argilominerais (filossilicatos) e por matéria orgânica, sais solúveis, minerais como calcita, pirita, gibsita, quartzo entre outras impurezas. Bentonita, conhecida como o argilomineral mais abundante do grupo da esmectita, pertence ao grupo dos filossilicatos 2:1, sua estrutura cristalina é constituída por duas folhas tetraédricas de sílica com uma folha central octaédrica de alumina, ambas unidas por átomos de oxigênio em comum. O grande interesse tecnológico nessa argila está ligado à sua alta capacidade de troca catiônica, intumescimento pela água e às pequenas dimensões dos cristais, cujos fatores favorecem a modificação das argilas para a descoberta de novas aplicações. Para tanto, a caracterização da argila é uma etapa primordial para aplicações tecnológicas bem como suas propriedades fundamentais como alta adsortividade, alta capacidade de troca catiônica, capacidade de inchamento e alta propriedade de barreira. No presente trabalho, foram caracterizadas quatro amostras de argilas Bentonítas de diferentes procedências, sendo duas na sua forma pura e duas organofílicas pelas respectivas técnicas: difração de raios X, fluorescência de raios X, Espectroscopia Vibracional de Absorção na Região do Infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear do estado sólido - 27Al RMN-MAS, Microscopia Eletrônica de Varredura com Efeito de Campo. Os resultados obtidos indicaram a predominância da fase esmectita evidenciada pela alta capacidade de inchamento e alta capacidade de troca catiônica. Além disso, os resultados de DRX, FRX e FTIR também evidenciaram a predominância da fase esmectita, bem como a presença de quartzo e outros minerais. Também foi possível avaliar a presença de compostos orgânicos no espaço interlamelar das argilas organofílicas e notou-se que não houve alterações em suas estruturas cristalinas, informações estas corroboradas pelas técnicas de FTIR e 27Al RMN-MAS. As micrografias obtidas por MEV-FEG puderam confirmar a irregularidade de tamanho dos aglomerados de partículas típico de bentonitas. As Caracterizações obtidas para as argilas determinaram sua composição elementar, sendo possível distinguir argilas de diferentes procedências pela quantidade de impurezas, bem como a predominância da fase esmectita. Além disso, por meio da caracterização também foi possível determinar a quantificação de suas propriedades fundamentais, e também confirmar a presença de composto orgânico no espaço interlamelar por meio do deslocamento do pico de maior intensidade do ângulo 2θ. Essas caracterizações podem ser utilizadas em benefício das áreas industriais, como farmacêutica, alimentícia, ambientais entre outras, podendo ser aprimoradas as propriedades quando bem identificadas e quantizadas.

Argilominerais são componentes abundantes nas frações < 2 &mu;m solos, com grande papel no controle de processos geoquímicos e de formação de solos. Nos manguezais brasileiros, apesar das caracterizações gerais já realizadas, há ausência de estudos cristaloquímicos detalhados que possam evidenciar mecanismos de formação/transformação envolvendo essas fases. Este trabalho se propõe, através de dois estudos comparativos, aprofundar a caracterização cristaloqímica das frações 2-0,2 &mu;m e < 0,2 &mu;m, sugerir processos de transformação envolvendo os argilominerais dos manguezais e entender quais atributos ambientais estão associados a essas transformações. Esta caracterização se baseia nas técnicas de modelagem de DRX, decomposição de picos 060 de padrões não-orientados de DRX, FTIR, espectroscopia Mössbauer, análises térmicas, análise química da água intersticial e modelagem geoquímica dos componentes químicos em solução. Os resultados, que serão detalhados nos capítulos 2 e 3, sugerem uma série de transformações minerais, via fases interestratificadas, que devem ter importantes implicações para a compreensão dos processos pedogenéticos envolvendo argilominerais, do seu papel no ciclo biogeoquímico dos elementos associados à sua gênese e relação indireta ou direta com componentes bióticos do ecossistema, que podem influenciar nas transformações que envolvem os minerais. / Clay minerals are ubiquitous components in < 2 &mu;m size fraction of soils, having an important role in the control of geochemical processes and soil genesis. Despite of the general characterizations performed in Brazilian mangroves soils there is a lack of a detailed crystal chemical study able to evidence mechanisms of formation/transformation of such minerals. This study aims (by two different comparative works) to enhance the crystal chemical characterization of mineral phases in the 2-0,2 &mu;m and < 0,2 &mu;m size fractions of mangrove soils, suggesting the existence of mineral transformation involving clay phases and comprehending what environmental settings are related to these transformations. This characterization is based on XRD modelling of oriented patterns, peak fitting of 060 peaks in randomly XRD patterns, Mössbauer spectroscopy, thermal analysis, chemical analysis of soil pore water and geochemical modelling of inorganic soluble compounds. The results, which are described in chapters 2 and 3 indicate a sequence of mineral transformations, via mixed-layered clays, which may have important consequences for the comprehension of soil genesis processes involving clay minerals, their role in the biogeochemical cycles of structural elements of clays and a straight relationship with biotic components of mangrove ecosystem.

En vue de la réduction des problèmes engendrés par les phénomènes de retrait-gonflement des sols dans la dépression de la Lama au Sud du Bénin, nous avons entrepris des recherches dans le but de maîtriser le comportement de ces sols. Six échantillons de sols fins dont quatre argileux de cette région ont été prélevés. Différents essais ont été réalisés : une caractérisation macroscopique concernant les propriétés mécaniques et géotechniques et les essais microscopiques prenant en compte les analyses chimiques, thermiques, minéralogiques et microstructurales. Les sols étudiés sont constitués de différents minéraux argileux. Celle à structure fibreuse est à l'origine d’un comportement macroscopique particulier décelé par l’essai de gonflement libre. Les essais ont confirmé le fort potentiel de gonflement et de retrait de certains sols qui sont donc à l'origine des fortes dégradations rencontrées.Les résultats montrent que les sols traités se distinguent par les performances mécaniques acquises et peuvent être utilisés à différents niveaux de la chaussée selon leur teneur en liant.Les différentes méthodes utilisées ont révélé des facettes particulières de l'étude de traitement des sols fins. Principalement, nous avons noté que les informations apportées par les observations au Microscope Electronique à Balayage, les analyses thermiques et les analyses de Diffraction aux Rayons X ont permis de compléter l’analyse des résultats géotechniques. En somme, les méthodes de caractérisation géotechnique permettent d’avoir une idée générale du potentiel de gonflement, mais pour les études d’envergure, la réalisation d’études microscopiques est primordiale. / To help reduce the problems caused by phenomena due to the shrink-swell soil in the depression of the Lama in southern Benin, we have undertaken research in order to control the behavior of these soils. Six soil samples, including four clay from this area were taken. Different types of tests were performed: a macroscopic characterization concerning mainly mechanical and geotechnical properties and microscopic tests taking into account the chemical, thermal, microstructural and mineralogical analysis. The soils studied consist of different clay minerals. The fibrous structure is at the origin of a particular macroscopic behavior detected by the free swell test. The tests confirmed the potential for swelling and shrinking of some soils that are causing heavy damage.Three soils treated with different contents at Binder Hydraulic Road, were subjected to several tests. The results show that these soils are distinguished by the acquired mechanical performance and may be used at different levels of the floor according to binder content.Also, the different methods revealed specific facets of fine soil treatment study. Mainly, we noted that the information provided by the observations scanning electron microscope, thermal analysis and the analysis of diffraction X-Ray are very important and helped complete the analysis of geotechnical results for soil treatment. In sum, geotechnical characterization methods used to get a general idea of the swelling potential, but for large-scale studies, conducting microscopic studies is paramount.

Une approche multi-technique et multi-échelle a été élaborée pour l'étude des propriétés structurales des matériaux hétérogènes. Différentes techniques ont été utilisées parmi lesquelles nous pouvons citer : La microscopie Electronique à Balayage Environnementale équipé en microanalyse X, la Diffraction des Rayons X, la spectroscopie d'absorption X (EXAFS et XANES) et la Résonance Magnétique Nucléaire. La corrélation entre les résultats obtenus à différentes échelles (grandes, moyennes et courtes distances) nous a permis d'avancer dans la compréhension des mécanismes de l'altération structurale d'un granulat SiO2 soumis à la réaction Alcali-Silice. A grandes distances, les changements structuraux apparaissent par la réduction de la taille des grains et par la formation d'une phase amorphe, accompagnée d'un accroissement de la cristallinité de la phase cristallisée. Cela a permis de montrer que l'attaque se déroule préférentiellement dans les zones amorphes et/ou mal cristallisées. D'après la RMN, la phase amorphe formée durant la réaction est constituée d'un mélange de silanols et de silice amorphe. Ce produit, à la composition variable en fonction du temps de réaction, apparaît favorable à la formation de gels de type CSH dans le granulat. A courtes distances, la première couche de coordination autour des atomes de silicium montre un accroissement de l'ordre dans les tétraèdres. Ce phénomène pourrait être dû à la relaxation des liaisons Si-O. Ce résultat est en accord avec la présence de silice amorphe, et le phénomène pourrait être accentué par la présence de silanols. La deuxième couche de coordination autour du silicium demeure presque inchangée. Ces résultats permettent de relancer la discussion sur la validité du déroulement de l'étape d'initiation de la réaction.

Ce travail porte sur l'étude des phénomènes induits par implantation d'hydrogène et/ou d'hélium dans le silicium monocristallin. Le cloquage et l'exfoliation dus à la coimplantation d'hélium et d'hydrogène ont été étudiés en fonction des paramètres d'implantation (énergie, fluence, courant, rapport H/He) et des conditions de recuit. Un comportement de type fenêtre à été observé dont le maximum de surface exfoliée dépend uniquement de la fluence. Deux mécanismes d'exfoliation liés aux régimes de fluence ont été identifiés et discutés. D'autre part, la microstructure des échantillons a été étudié par MET, et les déformations ont été mesurées par diffraction des Rayons X. Un modèle décrivant la distribution des contraintes dans le substrat implanté a été proposé. Le phénomène de delamination des substrats qui apparaît pour des conditions particulières d'implantation a également été étudié, comparé aux phénomènes de cloquage et exfoliation, et expliqué en utilisant des concepts de la mécanique de la fracture. Enfin, l'interaction élastique entre précipités d'He et d'H a été étudiée pour des profils d'implantation superposés et décalés. Dans ce dernier cas, nous avons montré que le champ de contraintes générées par les plaquettes d'hélium en surpression pouvait être utilisé comme source locale de contraintes pour contrôler la formation et la croissance de plaquettes d'hydrogène. Afin d'interpréter nos résultats expérimentaux, nous avons développé un modèle basé sur l'interaction élastique pour la nucléation des précipités dans un solide semi-infini.

Cette thèse porte sur l'étude du processus de cristallisation de verres et l'élaboration de vitrocéramiques transparentes dans le visible. Ce travail a permis d'élaborer plusieurs vitrocéramiques complètement cristallisées et transparentes, ce qui constitue un résultat exceptionnel pour ce type de matériaux qui perd habituellement la transparence lors de la cristallisation. Ces matériaux originaux et novateurs ont fait l'objet d'un brevet sur des "Céramiques transparentes" (dépôt en France N° 1161025 et extension internationale PCT N° EP2012/074171) et de plusieurs articles (cf. page 162). Plusieurs verres dans les systèmes oxydes de terres rares-oxydes d'alcalino-terreux-Al2O3-SiO2 ont été élaborés au moyen d'un lévitateur aérodynamique couple a un chauffage par laser puis étudiés. Une recherche de la composition optimale du verre d'aluminosilicate d'yttrium parent qui permettrait d'avoir un maximum de cristaux de YAG sans formation d'impuretés lors de la cristallisation a été menée. L'étude de la cristallisation du YAG a partir des verres d'aluminosilicates d'yttrium choisis, réalisée principalement par RMN et diffraction des rayons X, a montré que les ions de silicium initialement présents dans la matrice vitreuse se trouvent incorporés dans les cristaux de YAG formes, en substitution des ions d'aluminium des sites tétraédriques. Les conséquences structurales de cette incorporation dans le YAG ont été étudiées. En particulier, la réduction de la maille cubique du YAG et des liaisons des sites tétraédriques a été mise en évidence par DRX et affinement Rietveld. Par RMN, la présence d'aluminium en coordinence IV, V et VI a été détectée dans le verre parent. Pour ce système, il est remarquable que la cristallisation du verre d'aluminate d'yttrium puisse avoir lieu au-dessous de sa température de transition vitreuse. Ce phénomène rarement rapporté pourrait être expliqué par la tendance élevée du verre à cristalliser et par la capacité de Si4+ à s'incorporer dans les cristaux de YAG comme cette étude le démontre. L'avancement de la cristallisation par recuit du verre au-dessous de Tg a été suivi ainsi que l'absorbance et la diffusion de l'irradiation IR par les vitrocéramiques en se basant sur le modèle de Rayleigh-Guns-Debye. Cette étude a révélé l'influence de la différence de l'indice de réfraction entre le verre et les cristaux sur la diffusion de la lumière. Les images MET et MEB de ces vitrocéramiques montrent des cristaux de YAG de tailles comprises entre 500 nm et 1300 nm. La cristallisation d'une autre famille de verres de terres rares a été étudiée. Il s'agit de verres d'aluminate de lanthane et de borate de lanthane. Dans les deux cas, une cristallisation démarrant à partir de la surface a été observée et étudiée. La cristallisation des phases LaAlO3 et LaBO3 dans ces verres a été suivie par DRX (Haute Température). L'ajout de SiO2 à la composition La2O3-Al2O3 a été nécessaire pour élaborer un verre avec un four classique. Une étude de cristallisation poussée a été également menée sur de nouveaux verres d'aluminates d'alcalinoterreux. Cette étude a compris une caractérisation des vitrocéramiques formées ainsi que la résolution de la structure de deux nouveaux polymorphes de BaAl4O7 formés par cristallisation des verres en se servant de la diffraction électronique, neutronique et synchrotron. Une étude par RMN de l'évolution de l'environnement de l'oxygène durant le recuit a été réalisée et a permis de mettre en évidence la présence des entités d'oxygène tri-coordinées dans les verres d'aluminate de baryum. Ce travail nous a finalement permis d'élaborer plusieurs vitrocéramiques complètement cristallisées et transparentes, ce qui constitue un résultat exceptionnel. La luminescence de ces vitrocéramiques a été caractérisée et les raisons de leur transparence sont discutées à la lumière de leurs microstructures.

Submitted by Marcos Wanderley (marcos.wanderley@ufcg.edu.br) on 2018-07-31T22:01:32Z No. of bitstreams: 1 ISIS DA SILVA RODRIGUES - DISSERTAÇÃO(PPGEPM) 2018.pdf: 3596359 bytes, checksum: f406a5fc51f5d3e3cd2686f11093f8b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T22:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ISIS DA SILVA RODRIGUES - DISSERTAÇÃO(PPGEPM) 2018.pdf: 3596359 bytes, checksum: f406a5fc51f5d3e3cd2686f11093f8b5 (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Os reservatórios não convencionais vêm sendo amplamente estudados, devido ao aumento da demanda energética mundial e são reservatórios complexos. Um dos grandes desafios da indústria do petróleo é viabilizar a produção de reservatórios não convencionais de forma econômica e segura. A Bacia do Araripe é uma das bacias terrestres brasileiras que apresentam esse tipo de reservatório, e poucos estudos foram desenvolvidos naquela bacia até o momento. Nesta pesquisa foram estudadas 4 amostras de folhelhos negros com o objetivo de avaliar a porosidade, a densidade total, a densidade de grãos, a conectividade de poros e a composição mineral. Os métodos utilizados na pesquisa são a microtomografia de raios X (μCT) e a nanotomografia de raios X (nCT), métodos não destrutivos e avançados para a caracterização petrofísica, além da integração destes com a técnica de difração de raios X (DRX) e petrografia de lâmina delgada para a identificação mineralógica. Os resultados da análise indicam que as amostras possuem uma porosidade relativamente alta, sendo a conectividade considerada boa apenas para os microporos. Os resultados demonstram que a caracterização dos minerais, pelos diversos métodos, converge para os principais minerais (teores elevados) e diverge para aqueles com pequenos teores (minerais acessórios). Os folhelhos analisados apresentam um alto teor de matéria orgânica, evidenciando o seu potencial gerador de hidrocarbonetos. / Unconventional reservoirs have been widely studied due to the increase in world energy demand and are complex reservoirs. One of the great challenges of the oil industry is to make the production of non-conventional reservoirs economical and safe. The Araripe Basin is one of the Brazilian basins that present this type of reservoir, and few studies has been developed in that basin to date. In this research, 4 samples of black shales were studied in order to evaluate the porosity, total density, grain density, pore connectivity and mineral composition. The methods used in the research are X-ray microtomography (μCT) and X-ray nanotomography (nCT), non-destructive and advanced methods for petrophysical characterization, as well as their integration with X-ray diffraction (XRD) and thin-seition petrography for mineralogical identification. The results of the analyses indicate that the samples have a relatively high porosity, and the connectivity were considered good only for the micropores. The results show that the characterization of the minerals, by the different methods, converges to the main minerals (high contents) and diverges for those with small levels (accessory minerals). The shales analyzed have a high content of organic matter, evidencing their hydrocarbon potential.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-22T18:19:20Z No. of bitstreams: 1 FRANCISCO DE ASSIS DA SILVEIRA GONZAGA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2017.pdf: 8689906 bytes, checksum: 5fbfa3841d9368af9ea5d93b38bc293c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO DE ASSIS DA SILVEIRA GONZAGA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2017.pdf: 8689906 bytes, checksum: 5fbfa3841d9368af9ea5d93b38bc293c (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / A Formação Jandaíra é constituída por rochas carbonáticas de idade Cretácia que ocorrem em grande parte da Bacia Potiguar. Dentre as rochas presentes nesta formação estão as tufas carbonáticas resultantes de vários processos diagenéticos, característicos da área estudada. Neste trabalho são analisadas propriedades petrofísicas, composicionais e petrográficas de duas amostras de tufa carbonática, em escalas que variam de poucas dezenas de centímetros até alguns micrômetros. As tufas estudadas foram coletadas em dois afloramentos do município de Felipe Guerra, no Rio Grande do Norte. Os carbonatos, e em particular as tufas carbonáticas, são rochas muito heterogêneas, cujas propriedades medidas dependem da escala de investigação. Esta pesquisa visa quantificar a dependência dessas propriedades com a escala de investigação através de vários métodos de caracterização a fim de indicar se é adequado fazer a extrapolação de uma dada propriedade aferida em uma escala para outra escala de interesse. Para isso as propriedades foram investigadas em um cubo de tufa com 30 cm de aresta, oriundo do afloramento Cachoeira Roncador (CR). Uma das amostras foi adequada em forma de cubo e logo após dividida em dividido em 8 blocos cúbicos com 15 cm de aresta. De cada bloco foi extraído um plugue cilíndrico, para análise petrofísica convencional e tomografia de raios X, uma esquírola para confecção de lâmina delgada, e uma porção para análise de DRX. A outra amostra originada do afloramento situado ao lado da Igreja Nossa Senhora do Pérpetuo Socorro (TFG) foi analisada por microtomografia de raios X e por ensaio petrofísico convencional. As propriedades petrofísicas foram investigadas através de ensaios laboratoriais convencionais e por análise das imagens de tomografia e de microtomografia. Tais análises permitiram a caracterização completa da estrutura matricial e porosa da amostra, revelando a porosidade e a permeabilidade presentes. Foram observados processos característicos na formação das tufas como a geminação polissintética e estruturas características como estilólitos, geopetais e processos de ankeritização. O cruzamento das informações geradas pela análise das lâminas delgadas e de DRX foi de fundamental importância para a correta determinação da composição mineral. A análise da porosidade das amostras, pelos vários métodos e escalas, mostrou uma grande variação nos valores medidos, confirmando a grande heterogeneidade apresentada pela tufa carbonática. A porosidade estimada pela análise das lâminas delgadas e pela análise petrofísica convencional (picnometria gasosa) apresentou valores em uma mesma ordem de grandeza, enquanto que a porosidade estimada pela tomografia nos blocos e nos plugues apresentou valores numa ordem de grandeza menores. Já a porosidade estimada pela microtomografia foi de até uma ordem de grandeza acima dos valores medidos convencionalmente. Isto indica que esta propriedade nas tufas carbonáticas é muito dependente da escala de observação. Nas imagens de tomografia apenas os poros vugulares grandes são reconhecidos, o que resulta numa subestimação da porosidade pela perda da informação sobre a microporosidade. Por outro lado, a microporosidade é captada pela microtomografia, mas, devido ao reduzido tamanho da amostra, os grandes poros vugulares não são captados. As diferenças observadas entre as diversas escalas e métodos sugerem ainda que os poros são essencialmente mal conectados. A permeabilidade medida por todos os métodos indica valores muito baixos, o que confirma a suspeita de baixa conectividade de poros já indicada pelos valores de porosidade medidos nas diversas escalas. / The Jandaíra Formation consists of carbonate rocks of Cretaceous age that occur in much of the Potiguar Basin. Among the rocks present in this formation are the carbonaceous tufas resulting from several diagenetic processes, characteristic of the studied area. In this work the petrophysical, compositional and petrographic properties of two samples of carbonate tufa are analyzed, in scales varying from a few tens of centimeters up to a few micrometers. The tufas studied were collected in two outcrops of the municipality of Felipe Guerra, in Rio Grande do Norte. The carbonates, and in particular the carbonate tufas, are very heterogeneous rocks whose measured properties depend on the scale of investigation. This research aims to quantify the dependence of these properties on the scale of investigation through several characterization methods to indicate if it is appropriate to extrapolate a given property on a scale to another scale of interest. For this, the properties were investigated in a tufa cube with 30 cm of edge, originating from the outcrop Cachoeira Roncador (CR). One of the samples was suitable in cube form and soon after divided in divided into 8 cubic blocks with 15 cm of edge. From each block a cylindrical plug was extracted, for conventional petrophysical analysis and X-ray tomography, a thinning blade, and a portion for XRD analysis. The other sample originated from the outcrop next to the Nossa Senhora do Pérpetuo Socorro Church (TFG) was analyzed by X-ray microtomography and by conventional petrophysical tests. The petrophysical properties were investigated through conventional laboratory tests and tomography and microtomography images. These analyzes allowed the complete characterization of the matrix and porous structure of the sample, revealing the porosity and the permeability present. Characteristic processes were observed in the formation of tufas such as polysynthetic twinning and characteristic structures such as stilllites, geo - tetals and ankeritization processes. The crossing of the information generated by the analysis of the thin films and XRD was of fundamental importance for the correct determination of the mineral composition. The analysis of the porosity of the samples, by the various methods and scales, showed a great variation in the measured values, confirming the great heterogeneity presented by the carbonate tufa. The porosity estimated by thin slice analysis and conventional petrophysical analysis (gas pycnometry) presented values in the same order of magnitude, while the porosity estimated by the tomography in the blocks and in the plugs presented values in a smaller order of magnitude. The porosity estimated by the microtomography was up to an order of magnitude higher than the values measured conventionally. This indicates that thisproperty in carbonates is very dependent on the scale of observation. In tomography images only large vugular pores are recognized, which results in an underestimation of porosity by loss of information on microporosity. On the other hand, microporosity is captured by microtomography, but, due to the small sample size, large volute pores are not captured. The observed differences between the various scales and methods further suggest that the pores are essentially poorly connected. The permeability measured by all methods indicates very low values, which confirms the suspicion of low pore connectivity already indicated by the porosity values measured at the various scales.