Orientador: Carlos Roberto de Souza Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T19:58:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CorreaPabon_RosaElvira_D.pdf: 10125024 bytes, checksum: 73b222e9787711d668d1cc3b8a2845ba (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Essa pesquisa compreende a aplicação de técnicas de espectroscopia de refletância e imageamento hiperespectral aeroportado visando o aprimoramento de métodos e sistemas de monitoramento de solos expostos à vazamentos de hidrocarbonetos (HCs), em instalações petrolíferas. O trabalho compreendeu um experimento em ambiente de laboratório, onde contaminações controladas foram realizadas buscando-se simular, em escala reduzida, solos impactados por vazamentos de HCs. Os principais objetivos do experimento foram os seguintes: (i) caracterizar as assinaturas espectrais dos solos impregnados com HCs, em diferentes proporções, no intervalo do espectro visível e infravermelho (350 ¿ 2500 nm); (ii) descrever as principais feições de absorção espectral diagnósticas da presença do HC; (iii) estabelecer os limites de detecção do HC na mistura; (iv) gerar modelos matemáticos de simples aplicação, que permitam estimar o tipo e volume de HCs envolvido na contaminação. Considerando a base gerada nas investigações experimentais, em um segundo passo, técnicas digitais de extração de informações espectrais foram aplicadas a um conjunto de imagens hiperespectrais adquiridas sobre instalações petrolíferas e áreas experimentais de vazamentos de HCs líquidos em escala real. Como resultado, foi possível identificar a distribuição espacial de solos e outros alvos potencialmente contaminados nessas áreas, cujos principais focos foram comprovados no campo. O estudo sugere o grande potencial de aplicação destas tecnologias ultraespectrais e hiperespectrais no monitoramento de solos em torno das linhas de transporte de petróleo e de refinarias, o que pode contribuir para aquilatar a segurança e desempenho operacional de dutos de transporte e armazenamento de HCs na indústria do petróleo / Abstract: This research involves the application of reflectance and imaging spectroscopy techniques to improve methods and systems to monitor bare soils contaminated by hydrocarbon (HC) leaks in petroleum refinaries and pipelines. The study involves an experiment, conducted under laboratory conditions; where controlled contaminations were made aiming to simulate, in a small scale, soils contaminated with hydrocarbon leaks. The main objectives of the experiment are the following: (i) to characterize the spectral signature of contaminated soils, with several proportions of HCs, within visible and infrared wavelengths (350 ¿ 2500 nm); (ii) to describe the main, diagnostic absorption bands linked to the presence of HCs, (iii) to establish concentration limits for the detection of HCs in substrate mixtures; (iv) to generate simple models to estimate the HC type and impregnation level involved in the contamination. The comprehensive spectral libraries yielded during the laboratory experiments were used, in a second step, as an input for the application of digital information extraction techniques to hyperspectral image datasets acquired on real petroleum facilities and field experimental areas of liquid HC leaks. Given such representative scenarios, it was possible to identify the spatial distribution of soils and other potentially contaminated targets in these areas, which were verified further in the field and corresponded to sites with leaks. The study suggests the great potential for intelligent use of ultraspectral and hyperspectral technologies for monitoring soils around pipelines and refineries, adding to the safety and operational performance of oil pipelines and storage in the petroleum industry / Doutorado / Geologia e Recursos Naturais / Doutora em Ciências

Orientadores: Alvaro Penteado Crosta, Hartmut Beurlen / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:20:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_SebastiaoMiltonPinheiroda_D.pdf: 16585343 bytes, checksum: 70c3444445e77b34a0b4aa6c35c60fd3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste estudo foram utilizados dados de espectroscopia de reflectância (ER), imagens dos sensores Terra/ASTER e EO-1/Hyperion e dados de gamaespectrometria aérea e terrestre para caracterização espectromineralógica e gamaespectrométrica de pegmatitos e granitos pegmatíticos da porção sul da PPB. Por meio da ER foi possível caracterizar fases e misturas de fases minerais que compõem essas rochas, incluindo caulinita, muscovita, illita/sericita e turmalina em pegmatitos do tipo homogêneo. A aplicação da análise por principais componentes aos dados Terra/ASTER através da técnica Crósta resultou em um mapa exibindo a mineralogia principal dos pegmatitos homogêneos e heterogêneos da área de estudo, bem como dos quartzitos da Formação Equador, biotita xistos da Formação Seridó, além de coberturas superficiais limonitizadas associadas. No pegmatito do Alto do Giz, selecionado para um estudo detalhado, foram identificadas por meio da ER fases, e misturas de fases, de caulinita, illita/sericita, lepidolita, mica sódica, muscovita, cookeíta e turmalina, cujas associações contribuiram para definir uma zona litinífera (cookeita+lepidolita) nas bordas dos núcleos de quartzo N2 e N3 e o zoneamento interno do pegmatito. Com base nesses resultados é proposta sua classificação como do tipo complexo, sub-classe espodumênio. Além disso, foram reconhecidos pelo menos três estágios de sua evolução: um primeiro relacionado à cristalização de espodumênio, um outro de natureza hidrotermal, que deu origem à cookeita e, finalmente, e um terceiro estágio de caulinização ligado a processo hidrotermal e/ou supergênico. A análise e classificação espectral da imagem do sensor EO-1/Hyperion possibilitou mapear a distribuição das zonas do pegmatito Alto do Giz utilizando os minerais muscovita, caulinita e mica sódica como indicadores das distintas zonas. Com dados do aerolevantamento gamaespectrométrico do Projeto Seridó, reprocessados e reinterpretados utilizando métodos modernos, com apoio da gamaespectrometria terrestre, foi possível discriminar os quartzitos das regiões norte e sul da área de estudos, em função de suas distintas assinaturas do tório (eTh) e da razão eTh/K, bem como caracterizar os granitos pegmatíticos por meio das razões dos canais eU/eTh e eU/K. As imagens do tório (eTh) e da razão eTh/K permitiram identificar metaconglomerados e metarenitos ricos em minerais pesados, intercalados nos quartzitos da Formação Equador, e propor um novo tipo de mineralização torífera na Faixa Seridó. Determinações com MEV-EDS revelaram teores máximos de 79,4% de ThO2 e 87,7% de ETR (Ce, La, Nd) em monazitas; 99,2% de TiO2 em rutilo e 1,81% de HfO2 em zircão. Esses resultados demonstraram o destacado potencial para caracterização e mapeamento de granitos pegmatíticos da PPB com base em dados coletados há várias décadas e de baixa resolução espacial. O detalhamento realizado no granito Galo Branco por meio da coleta de dados de gamaespectrometria terrestre, dosagens radiométricas e determinações químicas por ICP-MS indicaram teores de 0,47 ppm a 7,8 ppm de urânio, de 0,1 ppm a 21 ppm de tório e de 2% a 5,24% de potássio. Essas concentrações irregularmente distribuídas sugerem mudanças de conteúdo e concentração de minerais acessórios durante os estágios de diferenciação e cristalização magmática desse granito. A ocorrência de diques de pegmatitos encaixados em quartzitos ao sul do granito Galo Branco foi revelada por meio das elevadas razões eU/eTh. / Abstract: Reflectance spectroscopy (ER), Terra/ASTER and EO-1/Hyperion images, and ground and aerial gamma ray data were employed for mineral characterization of pegmatites and pegmatitic granites in the southern portion of the BPP. ER results allowed to characterize mineral phases and mixtures of minerals including kaolinite, illite/sericite, muscovite and turmaline (schorl) in homogeneous pegmatites. Principal component analysis were applied to Terra/ASTER data using the Crósta techique, resulting in a map exhibiting the main mineralogy of homogeneous and heterogeneous pegmatites, as well as quartzites of the Equador Fm. biotite schists of the Serido Fm. and iron-rich superficial deposits. The Alto do Giz pegmatite was selected for a detailed study and mineral phases comprising kaolinite, muscovite, illite/sericite, Na- and Li-bearing micas, cookeite and tourmaline were recognized, allowing to define a lLi-rich zone (cookeite+lepidolite) around nuclei N2 and N3 and to establish the internal zoning of the pegmatite. Based on these results we proposed its classification as a complex-type pegmatite, of the spodumene sub-class. Furthermore, at least three evolution stages have been establish for Alto do Giz: an early stage represented by the primary crystallization of spodumene, followed by hydrothermal alteration that originated cookeite, and later stage comprising intense kaolinization originated from hydrothermal and/or supergenic processes. The analysis and spectral classification of the EO-1 Hyperion data allowed to map the spatial distribution of the distinct zones, based on the occurrence of key minerals such as muscovite, kaolinite, and Na-bearing mica. Using the airborne gamma ray data of the Seridó Aerogeophysical Project, reprocessed and reinterpreted using modern techniques, and using ground gamma data as a support, it was possible to distinguish quartzites from the north and south portions of the BPP based on their distinctive Th contents and on the eTh/K ratio, as well as to characterize pegmatitic granites using the ratios eU/eTh and eU/eK. Th and eTh/K images allowed the identification of metarenites and metaconglomerates bearing significative amounts of heavy minerals, thus revealing a new type of mineralization in the Serido Belt. Semi-quantitative scanning electron microscopy (SEM) analyses revealed up to 79.4% of ThO2 and 87.7% of REE in monazites; up to 99.2% of TiO2 in rutile and up to 1.81% of HfO2 in zircon. These results indicated the potential of the methodology employed in this work for the characterization of pegmatitic granites and pegmatites in the Borborema Pegmatitic Province (BPP) using low spatial resolution airborne geophysical data collected decades ago. The detailed study of the Galo Branco granite with ground gamma ray data and radiometric and ICP-MS laboratory analysis showed that this granite has U grades of 0.47 ppm to 7.8 ppm, Th between 0.1 ppm and 21.0 ppm and K between 2.00% e 5.24%. These concentrations are irregularly distributed suggesting mineralogical changes in contents and concentration of accessory minerals during magmatic crystallization and differentiation stages of this granite. The occurrence of pegmatites dikes intruding the quartzites to the south of the Galo Branco granite was revealed by the eUe/Th ratio since they are relatively enriched in uranium. / Doutorado / Geologia e Recursos Naturais / Doutor em Geociências