Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-28T18:43:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE-VOLUME-FINAL.pdf: 11549046 bytes, checksum: eecbfdd71803d7adc801f2cb009280a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T18:43:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE-VOLUME-FINAL.pdf: 11549046 bytes, checksum: eecbfdd71803d7adc801f2cb009280a0 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / CAPES / Na Bacia da Paraíba ocorrem formas de relevo que chamam a atenção por serem frequentes e por apresentarem características que remetem a depressões originadas por processos cársticos, porém ocorrendo sobre sedimentos areno-argilosos. São depressões fechadas de aspecto circular a semicircular para onde converge o escoamento superficial, constituindo, em alguns casos, lagoas. No intuito de elucidar as características destas feições, foi realizado um estudo geológico-geomorfológico buscando investigar uma possível relação com um sistema cárstico subjacente estabelecido ao longo das formações carbonáticas da Bacia Sedimentar da Paraíba ou dissolução nos próprios sedimentos areno-argilosos. Para tanto, foram utilizados dados do SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) e cartas topográficas para a extração das drenagens e das curvas de nível do terreno, visando identificar as depressões e delimitar seus divisores, além de obter dados morfométricos referentes à área, perímetro, profundidade, elipsidade, simetria interna, relação profundidade/diâmetro, eixo maior e eixo menor. A análise morfoestrutural objetivou estabelecer relações genéticas entre os lineamentos e as depressões fechadas a partir de dados do SRTM, mapas existentes na literatura e trabalhos de campo. As informações litoestratigráficas foram coletadas por meio de descrições de poços tubulares e do mapeamento geológico do estado da Paraíba, além de observações de campo. Foram realizadas modelagens com os dados dos poços, visando identificar depressões soterradas a partir da detecção de variações do topo dos calcários da Formação Gramame e da espessura da Formação Barreiras. Os dados do SRTM se mostraram eficientes na extração de drenagens centrípetas, na delimitação das bacias fechadas e na caracterização morfométrica em oposição às cartas topográficas. A partir dos dados morfométricos percebeu-se que as depressões se apresentaram bastante amplas e rasas, expondo divisores sinuosos, formas elípticas, com eixos maiores bem orientados segundo direções preferenciais de estruturas regionais e locais. Os dados morfoestruturais apresentaram ampla relação entre as direções dos eixos maiores das depressões, seus alinhamentos e os lineamentos, havendo predominância das direções N30-40W e N10-20E. Direções análogas também foram identificadas em afloramentos de calcários correspondentes à Formação Gramame, medidas a partir da bússola geológica. Os dados litoestratigráficos revelam que estas feições não se encontram restritas à zona de domínio da Formação Gramame. No entanto, na zona de domínio dos calcários, foram encontradas amplas relações entre as depressões superficiais e depressões soterradas, tanto a partir da modelagem como a partir dos trabalhos de campo, onde foram detectadas feições de dissolução associadas a ocorrência de Epicarste. As características morfométricas e estruturais apontam para uma forte participação do condicionamento estrutural na gênese das mesmas, reforçando a hipótese de dissolução nos planos de descontinuidades. O fato de não estarem restritas aos domínios da Formação Gramame abre espaço o entendimento de que o processo de dissolução e carstificação também tem se desenvolvido nos calcarenitos da Formação Itamaracá e/ou nos próprios sedimentos areno-argilosos. / The relief forms found in Paraiba Basin are remarkable for being frequent and for having characteristics that lead to depressions caused by karst processes, but occurring over sandy-clay sediments. They are closed depressions with shape that varies from circular to semicircular, to where the superficial runoff converge, constituting, in some cases, small lakes. In order to elucidate the characteristics of these features, a geological and geomorphological study was carried out, seeking to investigate a possible relationship with an underlying karst system, set up along the carbonate formations of sedimentary basin of Paraiba or caused by dissolution of the sandy-clay sediments. Therefore, SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) data and topographic maps for the extraction of drainage and terrain contours were used to identify depressions and define their divisors, besides getting morphometric data on the area, perimeter, depth, ellipticity, internal symmetry, depth/diameter ratio, major axis and minor axis. The morphostructural analysis aimed to establish genetic relationships between the guidelines and closed depressions from SRTM data, existing maps in the literature, and field work. The lithostratigraphic information was collected through descriptions of wells, geological mapping of the state of Paraiba, and field observations. Modeling was performed with the data from wells to identify buried depressions, through the detection of the limestone top variations of Gramame Formation and the thickness of the Barreiras Formation. The SRTM data were efficient in extracting centripetal drainages, in the delimitation of enclosed bays and morphometric characterization in opposition the topographic maps. From the morphometric data, it was noticed that the depressions were fairly broad and shallow, exposing winding dividers, elliptical shapes, with major axes oriented along preferential directions of regional and local structures. The morphostructural data showed broad relationship between the directions of the major axes of the depressions, their alignments and guidelines, with predominance of N30-40W and N10-20E directions. Similar directions were also identified in outcrops of limestone corresponding to Gramame Formation, measured from the geological compass. The lithostratigraphic data reveal that these features are not restricted to the zone of Gramame Formation domain. However, in the limestones domain zone, extensive relations between surface depressions and buried depressions were found, both from modeling and from field work, where dissolution features associated with the occurrence of Epicarste were detected. The morphological and structural features point to a strong participation of structural conditioning in their genesis, reinforcing the event of dissolution in discontinuities plans. The fact that they are not restricted to Gramame Formation domains make us understand that the process of dissolution and karstification has also developed in the Itamaracá Formation calcarenite and/or in their own sandy-clay sediments.

The microbasin of the Sarandi little stream, that it crosses the cities of Saint Maria and Dilermando de Aguiar, situated in the State of Rio Grande do Sul, south region of Brazil, presents innumerable erosions; the most significant soil erosion on that region is well known as Buraco Fundo gully, which is also our case of study. The general goal of this dissertation was to delimitate and to characterize the geological and geotechnical materials of that soil erosion, in order to understand the parameters that influence that erosive process. As specific goals tries to evaluate the erosive marks and the pseudo-karstic relief, as well as the degree of erodibility of that materials, in order to minimize its advance. Nevertheless, this writing involved theoretical research, fieldwork and laboratory, where the assays of geotechnical characterization and direct and indirect evaluation of erodibility had been executed. The soil erosion of the Buraco Fundo gully occurs in sedimentary rocks according to direction N20º-35ºE. It results of rotational slippings and pseudo-dolines that evaluates to ridges and ravines. It was assayed the superficial horizon (A/B) and the sandstone layer located in the amphitheater of that soil erosion. The horizon A/B presents an arenaceous and argillaceous texture, plastic behavior and the biggest quotient of emptiness, while the sandstone did not present plasticity. The coefficient of sorption(s) was bigger in the sandstone than in the superficial horizon. Therefore, it can be foreseen that the saturation in rainy events is faster in the sandstone than in the superficial horizon. The sandstone makes the material, after the saturation, establish the superficial draining. It occurs, as consequence, the carry of fine materials. It was verified a direct relationship between the results of the slaking test and the assays of infiltrability. The sandstone showed high desagregation and high coefficient of infiltrability. The values of Pi/s had been superior to 50, for both samples; they were classified as erodible according to Nogami and Villibor (1979). The coefficient of erodibility (k) was 10 times bigger in the sandstone, which can be related to the loss of resistance due to suction and the apparent fragility of the cementing agent. The soil revealed to be very resistant cause presents organic matter , roots and fines. The results indicate the necessity of protection of this area since the initial period of erosion, in order to avoid that process of erosion reaches the rock. / A microbacia do Arroio Sarandi, nos municípios de Santa Maria e Dilermando de Aguiar/RS apresenta inúmeras erosões sendo a mais significativa uma voçoroca conhecida na região como Buraco Fundo escolhida para estudo de caso. O objetivo geral desta dissertação foi a caracterização geológico-geotécnica dos materiais da voçoroca, procurando compreender os parâmetros que influenciam no processo erosivo. Como objetivos específicos procurou-se avaliar as feições erosivas e as formas de relevo pseudo-cársticos bem como a erodibilidade dos materiais sugerindo ações para minimizar o seu avanço. Este trabalho envolveu etapa de escritório; de campo e de laboratório, onde foram executados os ensaios de caracterização geotécnica e avaliação direta e indireta da erodibilidade. A voçoroca do Buraco Fundo ocorre em rochas sedimentares segundo a direção N20º-35ºE. A evolução se dá por escorregamentos rotacionais e pseudo-dolinas que evoluem para sulcos e ravinas. Foram ensaiados o horizonte superficial (A/B) e a camada de arenito localizados no anfiteatro da voçoroca. O horizonte A/B apresenta uma textura areno-argilosa, comportamento plástico e maior índice de vazios, enquanto o arenito não apresentou plasticidade. O coeficiente de sorção (s) foi maior no arenito do que no horizonte superficial e, portanto, pode-se prever que a saturação em eventos chuvosos, seja mais rápida no arenito, fazendo com que neste material, após a saturação, se estabeleça o escoamento superficial e ocorra, como consequência, o carreamento de materiais finos. Verificou-se uma relação direta entre os resultados do ensaio de desagregação e os de infiltrabilidade, onde o arenito mostrou alta desagregação e elevado coeficiente de infiltrabilidade. Os valores de Pi/s foram superiores a 50 para ambas as amostras, classificadas como erodíveis segundo Nogami e Villibor (1979). O coeficiente de erodibilidade (K) foi 10 vezes maior no arenito o que pode estar relacionado à perda da resistência devido à sucção e a aparente fragilidade do agente cimentante. O solo, por apresentar matéria orgânica, raízes e finos mostrou-se mais resistente. Os resultados apontam para a proteção das áreas em estágio erosivo inicial evitando que o processo atinja a rocha.

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroXN_ate_cap4.pdf: 4119464 bytes, checksum: afcae765da030e3171f973a2422290fb (MD5) Previous issue date: 2006-05-05 / In Fazenda Bel?m oil field (Potiguar Basin, Cear? State, Brazil) occur frequently sinkholes and sudden terrain collapses associated to an unconsolidated sedimentary cap covering the Janda?ra karst. This research was carried out in order to understand the mechanisms of generation of these collapses. The main tool used was Ground Penetrating Radar (GPR). This work is developed twofold: one aspect concerns methodology improvements in GPR data processing whilst another aspect concerns the geological study of the Janda?ra karst. This second aspect was strongly supported both by the analysis of outcropping karst structures (in another regions of Potiguar Basin) and by the interpretation of radargrams from the subsurface karst in Fazenda Bel?m. It was designed and tested an adequate flux to process GPR data which was adapted from an usual flux to process seismic data. The changes were introduced to take into account important differences between GPR and Reflection Seismic methods, in particular: poor coupling between source and ground, mixed phase of the wavelet, low signal-to-noise ratio, monochannel acquisition, and high influence of wave propagation effects, notably dispersion. High frequency components of the GPR pulse suffer more pronounced effects of attenuation than low frequency components resulting in resolution losses in radargrams. In Fazenda Bel?m, there is a stronger need of an suitable flux to process GPR data because both the presence of a very high level of aerial events and the complexity of the imaged subsurface karst structures. The key point of the processing flux was an improvement in the correction of the attenuation effects on the GPR pulse based on their influence on the amplitude and phase spectra of GPR signals. In low and moderate losses dielectric media the propagated signal suffers significant changes only in its amplitude spectrum; that is, the phase spectrum of the propagated signal remains practically unaltered for the usual travel time ranges. Based on this fact, it is shown using real data that the judicious application of the well known tools of time gain and spectral balancing can efficiently correct the attenuation effects. The proposed approach can be applied in heterogeneous media and it does not require the precise knowledge of the attenuation parameters of the media. As an additional benefit, the judicious application of spectral balancing promotes a partial deconvolution of the data without changing its phase. In other words, the spectral balancing acts in a similar way to a zero phase deconvolution. In GPR data the resolution increase obtained with spectral balancing is greater than those obtained with spike and predictive deconvolutions. The evolution of the Janda?ra karst in Potiguar Basin is associated to at least three events of subaerial exposition of the carbonatic plataform during the Turonian, Santonian, and Campanian. In Fazenda Bel?m region, during the mid Miocene, the Janda?ra karst was covered by continental siliciclastic sediments. These sediments partially filled the void space associated to the dissolution structures and fractures. Therefore, the development of the karst in this region was attenuated in comparison to other places in Potiguar Basin where this karst is exposed. In Fazenda Bel?m, the generation of sinkholes and terrain collapses are controlled mainly by: (i) the presence of an unconsolidated sedimentary cap which is thick enough to cover completely the karst but with sediment volume lower than the available space associated to the dissolution structures in the karst; (ii) the existence of important structural of SW-NE and NW-SE alignments which promote a localized increase in the hydraulic connectivity allowing the channeling of underground water, thus facilitating the carbonatic dissolution; and (iii) the existence of a hydraulic barrier to the groundwater flow, associated to the A?u-4 Unity. The terrain collapse mechanisms in Fazenda Bel?m occur according to the following temporal evolution. The meteoric water infiltrates through the unconsolidated sedimentary cap and promotes its remobilization to the void space associated with the dissolution structures in Janda?ra Formation. This remobilization is initiated at the base of the sedimentary cap where the flow increases its abrasion due to a change from laminar to turbulent flow regime when the underground water flow reaches the open karst structures. The remobilized sediments progressively fill from bottom to top the void karst space. So, the void space is continuously migrated upwards ultimately reaching the surface and causing the sudden observed terrain collapses. This phenomenon is particularly active during the raining season, when the water table that normally is located in the karst may be temporarily located in the unconsolidated sedimentary cap / Esta tese apresenta resultados da pesquisa realizada no campo de petr?leo de Fazenda Bel?m-CE (Bacia Potiguar), com o objetivo de entender os mecanismos de gera??o de colapsos de terreno associados ? exist?ncia de um substrato carbon?tico intensamente fraturado e karstificado da Forma??o Janda?ra. A principal ferramenta utilizada foi o imageamento do karst soterrado com GPR (Ground Penetrating Radar). Dois eixos tem?ticos de pesquisa foram desenvolvidos: um eixo de natureza geof?sica, que consistiu no desenvolvimento de metodologias de processamento de dados de GPR, e um eixo de natureza geol?gica, que consistiu do estudo do karst Janda?ra e dos fatores condicionantes da sua evolu??o. Este segundo eixo foi fortemente apoiado no estudo de estruturas k?rsticas aflorantes e na interpreta??o de radargramas do karst soterrado. Um fluxo de processamento adequado para tratar dados de GPR ? proposto a partir da adapta??o de um fluxo usual de processamento s?smico. As principais modifica??es introduzidas est?o associadas com diferen?as fundamentais existentes entre GPR e S?smica, notadamente: pior condi??o de acoplamento entre fonte e solo, fase da wavelet (que ? mista, no GPR), grande n?vel de ru?do (inclusive a?reo), aquisi??o monocanal e maior import?ncia dos efeitos de propaga??o (principalmente dispers?o) na onda eletromagn?tica. A necessidade de um processamento adequado foi ainda mais premente em Fazenda Bel?m devido ? forte presen?a de ru?do a?reo, por se tratar de uma ?rea industrial, e grande complexidade das fei??es k?rsticas soterradas. A etapa chave do fluxo de processamento ? a corre??o dos efeitos de propaga??o. Em meios diel?tricos de perda baixa a moderada, verificou-se que a propaga??o do pulso de GPR impacta fortemente o seu espectro de amplitude, mas provoca muito pouca altera??o no seu espectro de fase. P?de-se assim corrigir os efeitos da propaga??o com uma aplica??o judiciosa de ganhos e balanceamento espectral. Os ganhos foram utilizados para recuperar a perda de amplitude e o balanceamento espectral, para recuperar as componentes da faixa superior de freq??ncia, que s?o mais fortemente afetadas pelos efeitos da propaga??o. Apesar da n?o estacionaridade do sinal do GPR, o balanceamento espectral promove um aumento de resolu??o, o que qualifica esta t?cnica como um bom substituto dos algoritmos de deconvolu??o, garantindo repetitividade e independ?ncia do meio geol?gico. A karstifica??o da plataforma carbon?tica Janda?ra est? associada a, pelo menos, tr?s eventos de exposi??o sub-a?rea relacionadas ?s discord?ncias do Turoniano, Santoniano e Campaniano. Em Fazenda Bel?m, a partir do Mioceno M?dio, o karst Janda?ra foi soterrado por sedimentos silicicl?sticos continentais. Este soterramento preencheu parte das cavidades de dissolu??o e fraturas e, assim, o desenvolvimento do processo de karstifica??o foi bastante atenuado, em compara??o com outros locais da Bacia Potiguar, onde o karst Janda?ra est? exposto. Nas condi??es vigentes em Fazenda Bel?m, identificou-se que os principais fatores condicionantes do surgimento das dolinas e do colapso de terreno s?o: (i) exist?ncia de uma cobertura inconsolidada espessa o suficiente para encobrir o calc?rio, por?m delgada o suficiente para que o seu volume possa ser acomodado nos espa?os vazios dessas estruturas; (ii) ocorr?ncia da interse??o de lineamentos estruturais SW-NE e NW-SE, que promovem um aumento localizado da condutividade hidr?ulica e condicionam a canaliza??o do fluxo hidr?ulico subterr?neo, facilitando a dissolu??o dos carbonatos; e (iii) exist?ncia de uma barreira hidr?ulica vertical, associada ? Unidade A?u-4, que condiciona a circula??o da ?gua subterr?nea a ser predominantemente lateral. Os colapsos de terreno em Fazenda Bel?m seguem o seguinte processo de evolu??o temporal. O fluxo de ?gua se infiltra atrav?s da cobertura sedimentar inconsolidada e promove sua mobiliza??o para o espa?o vazio das estruturas de dissolu??o na Forma??o Janda?ra. Este efeito ? iniciado na base da cobertura sedimentar, onde o fluxo aumenta o seu poder de abras?o, devido ? mudan?a brusca do regime laminar para o regime turbulento, ao entrar no karst. O material remobilizado vai preenchendo, as cavidades intra-acamamento e geram espa?o, de forma remontante, na cobertura sedimentar acima situada, que vai se afinando at? o ponto de colapso, quando ent?o ocorrem as dolinas. Este fen?meno ? especialmente ativo durante a esta??o chuvosa, quando o n?vel est?tico da ?gua, que normalmente est? situado dentro do calc?rio, pode estar temporariamente localizado dentro da cobertura sedimentar