We present a novel two-dimensional (2D) MAET scanner, with a rotating object of interest and two fixed pairs of electrodes. Such an acquisition scheme, with our novel reconstruction techniques, recovers the boundaries of the regions of constant conductivity uniformly well, regardless of their orientation. We also present a general image reconstruction algorithm for the 2D MAET in a circular chamber with point-like electrodes immersed into the saline surrounding the object. An alternative linearized reconstruction procedure is developed, suitable for recovering the material interfaces (boundaries) when a non-ideal piezoelectric transducer is used for acoustic excitation. The work of the scanner and the linearized reconstruction algorithm is demonstrated using several phantoms made of high-contrast materials and a biological sample.

Orientador: César Augusto Moreira / Resumo: Este trabalho apresenta a caracterização geológico-geofísica de duas ocorrências auríferas, uma na Fazenda do Funcho e a outra no Gabro Santa Catarina, ambas situadas no município de São Sepé, região centro-sul do Rio Grande do Sul. Ocorrências de ouro em concentrado de bateia em geoquímica de sedimentos de correntes realizados por trabalhos anteriores motivaram a continuidade da pesquisa nas duas áreas. A metodologia utilizada para atingir os objetivos foi o reconhecimento geológico de campo, levantamento de medidas estruturais e aquisição de dados geofísicos com aplicação dos métodos eletrorresistividade (ER) e polarização induzida (IP), por meio da técnica de tomografia elétrica, com execução dos arranjos dipolo-dipolo e Schlumberger. Os dados foram processados com base na técnica de inversão elétrica 2D e posteriormente interpolados para uma visualização em 3D. A análise dos dados permitiu a delimitação tridimensional de possíveis mineralizações sulfetadas em profundidade provenientes de fluidos hidrotermais provavelmente oriundos da intrusão do Granito São Sepé, que se caracterizou como uma fonte de calor e que remobilizou o ouro de outras rochas da região para as rochas das áreas estudo. A integração dos dados geoelétricos e estruturais, associados ao contexto metalogenético da região sugerem que as mineralizações de ouro estão hospedadas em fraturas, foliação e veios de quartzo nas rochas da Fazenda do Funcho e em fraturas do Gabro Santa Catarina. A partir da análise e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents the geological and geophysical characterization of two gold occurrences, one at Funcho Farm and the other at Santa Catarina Gabbro, both located in the city of São Sepé, south-central region of Rio Grande do Sul. Gold occurrences in pan concentrate in stream sediment geochemistry performed by previous works motivated the continuity of the research in both areas. The methodology used to achieve the objectives was the geological field recognition, structural measures survey and geophysical data acquisition with the application of the electroresistivity (ER) and induced polarization (IP) methods, by means of the electric tomography technique, with the execution of the arrangements dipole-dipole and Schlumberger. Data were processed based on the 2D electrical inversion technique and then interpolated for a 3D view. The data analysis allowed the three-dimensional delimitation of possible deep sulphide mineralizations from hydrothermal fluids probably from the São Sepé Granite intrusion, which was characterized as a heat source and remobilized the gold from other rocks of the region to the rocks of the areas. study. The integration of geoelectric and structural data associated with the region's metallogenetic context suggests that gold mineralizations are hosted in fractures, foliation and quartz veins in the rocks of Funcho Farm and in fractures of Santa Catarina Gabbro. From the analysis and interpretation of 2D inversion and 3D visualization models acquired ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A implantação do Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR), do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), da Universidade de São Paulo (USP), é um marco na história da geofísica nacional. Trata-se do primeiro local de estudos controlados de geofísica rasa, instalado no Brasil. O SCGR está localizado próximo ao Instituto de Física, em frente ao IAG/USP, compreendendo uma área de 1500 m2 (50 m x 30 m). Nesta área, foram instalados diferentes alvos, com dimensões variadas e em diferentes profundidades, dispostos em sete linhas de 30 metros. Os alvos escolhidos tiveram como finalidade reproduzir uma pequena amostra dos principais objetos que são encontrados em ambiente urbano. O objetivo do estudo foi o de caracterizar os alvos instalados no SCGR, por meio da utilização de diferentes métodos geofísicos, com ênfase no método Ground Penetrating Radar (GPR), seguido dos métodos de eletrorresistividade e eletromagnético indutivo (EM-38). Esta caracterização consistiu em avaliar o desempenho e a confiabilidade dos métodos geofísicos, quando aplicados sobre alvos com propriedades físicas conhecidas. A coleta de dados foi realizada antes e depois da instalação do sítio controlado, permitindo, assim, a caracterização geofísica do meio (background) e dos alvos. Os resultados geofísicos foram apresentados na forma de perfis 2D e de cortes em profundidade em blocos volumétricos, Quase-3D. Os dados geofísicos do background evidenciam uma camada de aterro, com espessura de até 2,8 metros, repousando sobre sedimentos argilosos da planície de inundação do rio Pinheiros. O EM-38 possibilitou o mapeamento de todos os objetos metálicos enterrados até a profundidade máxima de 1,5 metro. A identificação de alguns alvos metálicos, enterrados na profundidade de 0,5 metro, também foi possível com os resultados de cargabilidade. Os dados de resistividade elétrica permitiram a identificação de um tubo metálico guia, enterrado no centro da área, a 0,5 metro de profundidade, e de alvos representativos de materiais geológicos. Os resultados de GPR permitiram o imageamento da maioria dos alvos implantados na área do SCGR, com melhor resolução aqueles que mostram maior contraste dielétrico. A pesquisa contribui para o refinamento dos métodos de campo aplicados aos problemas reais do cotidiano, principalmente, em estudos de geotecnia, planejamento urbano, arqueologia e meio ambiente. / The implantation of the Shallow Geophysical Test Site (SCGR) of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG), from University of Sao Paulo (USP), is a mark in national geophysical history. It is the first site Shallow geophysical study site installed in Brazil. This Test Site is located next to Physics Institute in front of IAG/USP, comprehending an area of 1500 m2 (50 m x 30 m). In this area, different targets were installed, with varied dimensions and different depths, buried in seven lines of 30 meters. Targets were chosen aiming at reproducing a small sample of main objects found in urban environment. The goal of the study was characterizing targets installed in SCGR by using different geophysical methods with emphasis in Ground Penetrating Radar (GPR), electric and inductive electromagnetic (EM-38) methods. This characterization consisted in evaluating the performance and reliability of geophysical methods, when applied in targets whose physical properties are well-known. Measurements were carried out before the targets installation in subsurface, in order to obtain data from land background or geologic horizons before disturbances. In a second stage, geophysical data were obtained after target installation. Geophysical results were shown in 2D profiles, and depth slices in volumetric blocks, Quasi-3D. Geophysical data from land background showed an earthwork layer, with thickness up to 2.8 meters, above loamy sediments of Pinheiros River. EM-38 enabled the mapping of all metallic targets buried until 1.5 meter of maxim depth. The identification of some metallic targets also buried in the depth of 0.5 meter was possible with chargeability results. Electric resistivity data allowed the identification of a metallic tube buried at the centre of the area, to 0.5 meter of depth, and of representative geological materials targets. GPR results identified of the majority of targets buried in SCGR with better resolution than those ones shown highest dielectric contrast. This research contributes for geophysical method refinement applied to everyday problems mostly in geotechnical, urban planning, archaeological and environmental studies.

A implantação do Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR), do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), da Universidade de São Paulo (USP), é um marco na história da geofísica nacional. Trata-se do primeiro local de estudos controlados de geofísica rasa, instalado no Brasil. O SCGR está localizado próximo ao Instituto de Física, em frente ao IAG/USP, compreendendo uma área de 1500 m2 (50 m x 30 m). Nesta área, foram instalados diferentes alvos, com dimensões variadas e em diferentes profundidades, dispostos em sete linhas de 30 metros. Os alvos escolhidos tiveram como finalidade reproduzir uma pequena amostra dos principais objetos que são encontrados em ambiente urbano. O objetivo do estudo foi o de caracterizar os alvos instalados no SCGR, por meio da utilização de diferentes métodos geofísicos, com ênfase no método Ground Penetrating Radar (GPR), seguido dos métodos de eletrorresistividade e eletromagnético indutivo (EM-38). Esta caracterização consistiu em avaliar o desempenho e a confiabilidade dos métodos geofísicos, quando aplicados sobre alvos com propriedades físicas conhecidas. A coleta de dados foi realizada antes e depois da instalação do sítio controlado, permitindo, assim, a caracterização geofísica do meio (background) e dos alvos. Os resultados geofísicos foram apresentados na forma de perfis 2D e de cortes em profundidade em blocos volumétricos, Quase-3D. Os dados geofísicos do background evidenciam uma camada de aterro, com espessura de até 2,8 metros, repousando sobre sedimentos argilosos da planície de inundação do rio Pinheiros. O EM-38 possibilitou o mapeamento de todos os objetos metálicos enterrados até a profundidade máxima de 1,5 metro. A identificação de alguns alvos metálicos, enterrados na profundidade de 0,5 metro, também foi possível com os resultados de cargabilidade. Os dados de resistividade elétrica permitiram a identificação de um tubo metálico guia, enterrado no centro da área, a 0,5 metro de profundidade, e de alvos representativos de materiais geológicos. Os resultados de GPR permitiram o imageamento da maioria dos alvos implantados na área do SCGR, com melhor resolução aqueles que mostram maior contraste dielétrico. A pesquisa contribui para o refinamento dos métodos de campo aplicados aos problemas reais do cotidiano, principalmente, em estudos de geotecnia, planejamento urbano, arqueologia e meio ambiente. / The implantation of the Shallow Geophysical Test Site (SCGR) of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG), from University of Sao Paulo (USP), is a mark in national geophysical history. It is the first site Shallow geophysical study site installed in Brazil. This Test Site is located next to Physics Institute in front of IAG/USP, comprehending an area of 1500 m2 (50 m x 30 m). In this area, different targets were installed, with varied dimensions and different depths, buried in seven lines of 30 meters. Targets were chosen aiming at reproducing a small sample of main objects found in urban environment. The goal of the study was characterizing targets installed in SCGR by using different geophysical methods with emphasis in Ground Penetrating Radar (GPR), electric and inductive electromagnetic (EM-38) methods. This characterization consisted in evaluating the performance and reliability of geophysical methods, when applied in targets whose physical properties are well-known. Measurements were carried out before the targets installation in subsurface, in order to obtain data from land background or geologic horizons before disturbances. In a second stage, geophysical data were obtained after target installation. Geophysical results were shown in 2D profiles, and depth slices in volumetric blocks, Quasi-3D. Geophysical data from land background showed an earthwork layer, with thickness up to 2.8 meters, above loamy sediments of Pinheiros River. EM-38 enabled the mapping of all metallic targets buried until 1.5 meter of maxim depth. The identification of some metallic targets also buried in the depth of 0.5 meter was possible with chargeability results. Electric resistivity data allowed the identification of a metallic tube buried at the centre of the area, to 0.5 meter of depth, and of representative geological materials targets. GPR results identified of the majority of targets buried in SCGR with better resolution than those ones shown highest dielectric contrast. This research contributes for geophysical method refinement applied to everyday problems mostly in geotechnical, urban planning, archaeological and environmental studies.