Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-07-09T13:57:13Z No. of bitstreams: 1 2012_LauroCezarMontefalcodeLiraSantos.pdf: 10484932 bytes, checksum: 4052f2dfd81425df2ef42fded9d0e893 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-07-10T14:07:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_LauroCezarMontefalcodeLiraSantos.pdf: 10484932 bytes, checksum: 4052f2dfd81425df2ef42fded9d0e893 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-10T14:07:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_LauroCezarMontefalcodeLiraSantos.pdf: 10484932 bytes, checksum: 4052f2dfd81425df2ef42fded9d0e893 (MD5) / O presente trabalho refere-se à evolução tectônica da região de Sucuru (estado da Paraíba) no âmbito Terreno Alto Moxotó (TAM), um domínio tipicamente Paleoproterozoico da Subprovíncia Transversal da Província Borborema. Este trabalho foi dividido em dois artigos científicos. O primeiro artigo tem seu foco na evolução estrutural da região de estudo, além de inferências sobre o metamorfismo associado. A área de estudo é dividida em dois compartimentos tectônicos, um metassedimentar (porção SSE) representado pelo Complexo Sertânia, e um metaplutônico, representado pelo Complexo Floresta (Ortognaisses graníticos a granodioriticos e extensa exposição de migmatitos) e as suítes intrusivas Malhada Vermelha (Rochas máficas-ultramáficas), Pedra D´água (Sheets de ortgnaisses graníticosgranodioríticos) e Serra da Barra (Sienogranítica), este conjunto é cortado ainda por zonas de cisalhamento tangenciais e transcorrentes. Foram reconhecidos três episódios deformacionais. O episódio Dn representa um evento contracional com transporte tectônico para NW-NNW, sendo importantes as zonas de cisalhamento de empurrão de Sucuru e do Carmo. O episódio Dn+1 é de natureza transcorrente e idade ediacarana, destacando-se as zonas de cisalhamento de Coxixola e do Congo, que representam estruturas de escala regional. O episódio final Dn+2, progressivo, transtracional tardi-ediacarano-cambriano, culminou com a formação do enxame de diques da Suíte Sucuru e dos granitos tipo-A de Prata e Serra da Engabelada. Evidências petrográficas demonstram que o episódio Dn atingiu um pico metamórfico de fácies granulito ou eclogito, cujas paragêneses foram posteriormente reequilibradas para o fácies anfibolito característico do evento Dn+1. O episódio Dn+1 desenvolveu corredores miloníticos no fácies anfibolito, com migmatização associada, enquanto o evento Dn+2, de fácies xisto verde, é restrito à área de influência das intrusivas tardi a pós-tectônicas. O segundo artigo refere-se com a evolução tectono-magmatica das rochas metaplutônicas pré-brasilianas com base em dados de litogeoquímica e geoquímica isotópica (U-Pb e Sm-Nd). Três grandes eventos tectono-magmáticos foram reconhecidos. O primeiro é Sideriano, sendo responsável pela formação dos ortognaisses do Complexo Floresta, cuja assinatura geoquímica indica tipicamente um ambiente de arco magmático. A idade de 2.32 Ga através de U-Pb associado a valores εNd(t) variando de positivos a negativos sugerem geração de crosta juvenil Paleoproterozoica associado à retrabalhamento crustal de crosta arqueana. No Riaciano ocorreu o alojamento dos magmas referentes às Suítes Malhada Vermelha (em torno de 2.008 Ga) e Pedra D´Água (2.057 Ga). A primeira suíte possui assinatura geoquímica de magmas toleíticos a cálcio-alcalinos de arcos de ilhas (claras anomalias de Nb e Ta) além de valores de εNd(t) entre discretamente positivos até negativos sugerindo um evento transicional entre oceânico e continental para este magmatismo. Já a Suíte Pedra D´água possui um caráter cálcio alcalino de alto potássio típicamente peraluminoso associado a valores negativos de εNd(t), sugerindo um evento de colisão continental. O terceiro evento magmático é o evento Serra da Barra, que culminou com o emplacement dos sienogranitos desta suíte. Este evento ocorreu no estateriano (Idade U-Pb de 1.6 Ga), e representa um evento de extensão crustal coincidente com um evento de quebramento global bem conhecido durante o final do Paleoproterozóico. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present work concerns on the tectonic evolution of the Sucuru region (State of Paraíba), within the Alto Moxotó Terrane (AMT), a paleoproterozoic domain from the Transversal Subprovince of the Borborema Province. It was divided in two scientific papers. The first one focus on the structural evolution of the study área and inferences about the associated metamorphism. The Sucuru area can be divided in two tectonic compartments, the first one is metassedimentary (SSE portion), being represented by the Sertânia Complex. And the other is metaplutonic, represented by the Floresta Complex (granitic to granodioritic gneisses and wide migmatites), and the intrusive suítes: Malhada Vermelha (Mafic-Ultramafic rocks), Pedra d´Água (sheets of granitic-granodioritic orthogneisses) and Serra da Barra (Metasyenogranites). This whole set is affectd by thrust and strike-slip shear zones. Three deformational events were recognized. The Dn episode is a thrust event with tectonic transport to NW-NNW of the Sucuru and Carmo shear zones. The episóde Dn+1 is na ediacaran shearing, strongly affected by the Coxixola and Congo shear zones (regional scale structures) plus minor internal shear zones. The final Dn+2, progressive episode is transtensional tardiediacaran-cambrian. It results on the emplacement of the Sucuru Suite dyke swarm and the intrusion of the Serra da Engabelada and Prata granites. Petrographic evidences showed that the Dn event reached a metamorphic peak at the granulite or eclogite facies, with the original paragenesis were re-equilibrated to amphibolite conditions of the Dn+1 event. The Dn+2, present green-schist metamorphic facies, and is restrict to the influence area of the tardi to post-tectonic intrusive suites. The second papers referes to the tectono-magmatic evolution of the pre-brasiliano metaplutonic units based on whole rock geochemistry and isotopic geochemistry (U-Pb and Sm-Nd). Three magmatic events were recognized. The first on is Syderian, being responsible for the formation of the orthogneisses and migmatites from the Floresta Complex, with geochemical signature typical from arc magmatic setting. The U-Pb age of 2.37 Ga associated with slightly positive to negative εNd(t) values suggest generation of paleoproterozoic juvenile crust associated with reworking os archean crustal crust. On the Rhyacian period, the Malhada Vermelha suite magmatism and the Pedra d´Água suite magmatism took place (around 2.008 and 2.057 Ga respectively). The first one has geochemical signature varying from toleiitic to calc-alkaline from island arcs (expressive Nb and Ta negative anomalies), beyond εNd(t) positive to negative values, suggesting an oceanic to continental transitional setting for this magmatism. On the other hand, the Pedra D´água suíte have a high K calc-alkaline peraluminous magmatism, associated with negative de εNd(t) values, suggesting a crustal event, typically a continental collisional event. The third identified event is the Serra da Barra event, which formed the syenogranites from this suite. This is a Statherian event (U-Pb age ~1.6 Ga), and represent a within-plate crustal (geochemistry signature and negative εNd(t) values), which coincides with worldwide know extensional events during the final of the Paleoproterozoic.

Orientador: Osvaldo Luís Manzoli / Banca: Leonardo José do Nascimento Guimarães / Banca: Roger Augusto Rodrigues / Resumo: O estudo acerca dos efeitos provocados pelos processos de exploração de fontes de hidrocarbonetos em rochas reservatório está cada vez mais presente nos processos investigativos que visam mitigar e remediar os impactos ambientais originários desta prática, de modo que se possa explorá-los por mais tempo e com menos danos ao meio ambiente. Visando o desenvolvimento de novas técnicas que possibilitem compreender melhor estes efeitos, o presente trabalho estuda as potencialidades de um novo modelo constitutivo, baseado no modelo de fechamento de juntas proposto por Barton e na teoria de dano contínuo, denominado "Modelo de Contato Progressivo". Desenvolvido para simular o processo de fechamento mecânico das fraturas existentes em rochas em uma condição de contato entre interfaces, o modelo possui uma formulação adaptada à situação pretendida. O processo de fechamento das fraturas ocorre de acordo com a variação da poropressão da rocha. À medida que as paredes das fraturas se aproximam, a área de contato entre elas aumenta, causando um aumento na rigidez compressiva da fratura, segundo a relação hiperbólica dada por Barton-Bandis entre a componente normal da tensão e o deslocamento normal relativo. Por meio de uma abordagem 2D em elementos finitos é analisado o comportamento da poropressão em fraturas submetidas a tensões de compressão. Para representar explicitamente a fratura são utilizados elementos finitos com elevada razão de aspecto, estrategicamente posicionados. São reali... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The study of the effects caused by the processes of hydrocarbon sources exploration in reservoir rocks is becoming widely present in investigative processes aimed at mitigating and remedying the environmental impacts originating from this practice, so that it can be explored for more time and with less damage to the environment. Aiming the development of new techniques to better understand these effects, the present work studies the potentialities of a new constitutive model, based on Barton's closure model and the continuous damage theory, called "Progressive Contact Model". Developed to simulate the process of fractures mechanical closure in rocks with contact between interfaces condition, the model has a formulation adapted to the intended situation. The fractures closure process occurs according to rock porepressure variation. As the walls of the fractures approach each other, the contact area between the walls increases, causing a growth in the compression stiffness of the fracture, according to the hyperbolic relationship given by Barton-Bandis between the normal component of the stress and the relative normal displacement. Using a 2D approach in finite elements, the porepressure in fractures submitted to compression is analyzed. To represent explicitly the fracture, finite elements with a high aspect ratio, strategically positioned, are used. Computational tests via own programming codes are performed to validate the model. The tests show that the interface elements ar... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Acompanha 02 mapas / Orientador: Fábio Augusto Gomes Vieira Reis / Banca: George Luiz Luvizotto / Banca: Edilson Pissato / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo avaliar as estruturas geológicas (foliações e fraturas) como condicionantes para ocorrência de escorregamentos na Serra do Mar do Litoral Paulista, visto que esse tema é muito pouco abordado na literatura nacional. A área de estudo localiza-se nos municípios de Caraguatatuba e São Sebastião, litoral norte do Estado de São Paulo. Localizada no domínio da Serra do Mar, com escarpas e desníveis elevados, juntamente com a intensa urbanização das regiões costeiras do país associada aos agentes naturais do meio físico e ao clima, a área apresenta grande potencial para ocorrência de escorregamentos. Deste modo, análises voltadas ao reconhecimento e maior compreensão de fenômenos naturais, como escorregamentos, são de grande importância para que se possa evitar ou minimizar os danos e riscos a partir da previsão da ocorrência de tais fenômenos. Os condicionantes estruturais são tratados amplamente na literatura internacional voltada para análises de escorregamentos, uma vez que controlam o tipo e morfologia de tais fenômenos naturais. Para alcançar os objetivos foram realizadas medidas estruturais em campo, mapeamento fotogeológico e fotointerpretativo e análises estruturais cinemáticas. As interpretações dos dados estruturais e sua relação com a ocorrência de escorregamentos foram feitos com o auxílio do software Rocscience, que proporciona uma análise cinemática dos condicionantes estruturais (fraturas e foliações) da área. Os resultados mostra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Brazilian's Atlantic coast is covered by Tropical Atlantic Forest, especially in the States of São Paulo, Rio de Janeiro, and Santa Catarina. It suffers from severe landslide phenomena because of its meteorological, geological and geomorphological settings. Studies have shown that there is not an only single triggering causal factor, highlighting the complexity of these processes. However, it was recognized that many landslide locations are located on gneiss - migmatitic terrain with particular geological discontinuities. The objective of this work is to assess the landslide occurrence in Serra do Mar (Caraguatatuba and São Sebastião, SP) determined by foliation and fractures of rocks using kinematic analysis. Kinematic Analysis allows obtaining the discontinuities that are more favorable to landslides occurrence and their relation with hill slopes directions. Both, structural information and kinematic data models area methods recognized by evaluating cause-effect of landslides process. The results show that slopes with the same dip orientation as foliation and bedding planes (NE-SW), have great potential for the occurrence of landslides. The rock weathering in dip orientation of the foliation plane, which orientates the water, can intensify mass movement. The great majority of landslides locations are found in slopes dipping to SE and NW (confirmed by kinemactic analysis), indicanting a structural control on landslides occurrence in the study area. This study contributes... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Durante a perfuração de poços de petróleo, a determinação do perfil de temperaturas no poço é importante para tomada de decisões relativas ao processo de cimentação, para a seleção de revestimento do poço e equipamentos e, sobretudo, na identificação de zonas de influxo e perda de circulação. Neste trabalho é proposto um modelo matemático da transferência de calor em regime transitório do escoamento de fluido de perfuração em poços fraturados com perda de circulação. O poço é representado de maneira simplificada através de um cilindro anular concêntrico, cuja parede externa (interface poço-formação) apresenta uma ou mais fraturas discretas. Para a obtenção do modelo térmico é realizado um balanço de energia com foco nas trocas de calor entre a coluna de perfuração, região anular e formação rochosa. A característica principal do modelo proposto é a possibilidade de detecção da posição e número de fraturas a partir do perfil do gradiente térmico da região anular ao longo poço. Para tanto, com o código numérico, obtido via método dos volumes finitos, investiga-se a influência de parâmetros: da fratura (profundidade relativa, perda de circulação, número e distância entre fraturas), físicos (tempo de circulação) e do regime de escoamento (número de Reynolds e viscosidade dos fluidos de perfuração). As variáveis-resposta principais analisadas são a temperatura da região anular e o gradiente térmico. Como variáveis-resposta secundárias são utilizadas as evoluções térmicas da temperatura no fundo do poço e na saída da região anular. É constatado que o aumento da profundidade relativa ou número de fraturas diminui a temperatura do fundo do poço, sem causar variação significativa na temperatura de saída do anular. Para a variação da perda de circulação, o efeito na temperatura do fundo do poço é similar ao da variação do aumento da profundidade relativa da fratura, no entanto são observadas diferenças na temperatura de saída. Além disso, é verificado que, conforme se aumenta o número de fraturas distribuídas ao longo da profundidade do poço, a temperatura do poço tende ao caso de poço não fraturado. De maneira similar é evidenciada a tendência de que a diminuição na distância entre fraturas se aproxima dos resultados para um poço com uma única fratura. Finalmente, o aumento da perda de circulação facilita a detecção de fraturas devido a respectiva mudança na descontinuidade do perfil do gradiente térmico da região anular. / During oil drilling operations, the wellbore temperature profile is used when selecting well casing materials, making cementation related decisions, and, most importantly, to identify loss zones. In this work, a transient heat transfer mathematical model for a fractured wellbore is proposed. The well has its geometry simplified to a concentric annular cylinder which has one or more discrete fracture in its external wall (wellformation interface). In order to obtain the thermal model an energy balance is used, focusing the heat transfer between the pipe, the annular region and the formation. The key characteristic of the model is the fracture detection through thermal gradient graphical analysis. The thermal gradient is an output of the solution of the discretized energy equation in the domains, obtained through the finite volume method. The following parameters are investigated: fracture depth, fracture number, fracture interference, loss circulation, circulation time, Reynolds number and drilling fluid viscosity. The analysis is done through the analysis of the annular region temperature profile and its gradient, along with the thermal evolution of both the bottomhole and outlet temperatures. It is verified that increasing the fracture relative depth or number decreases the bottomhole temperature, while having no significant impact in the outlet temperature. The same bottomhole temperature effect is noted when increasing loss rate, however outlet temperature changes are observed. In a similar way, when decreasing the distance between fractures, the temperature profile in the annular region trends to a wellbore with a single fracture. Finally, increasing loss rate favors fracture detection, since the discontinuity in the annular region thermal gradient profile is intensified.

Durante a perfuração de poços de petróleo, a determinação do perfil de temperaturas no poço é importante para tomada de decisões relativas ao processo de cimentação, para a seleção de revestimento do poço e equipamentos e, sobretudo, na identificação de zonas de influxo e perda de circulação. Neste trabalho é proposto um modelo matemático da transferência de calor em regime transitório do escoamento de fluido de perfuração em poços fraturados com perda de circulação. O poço é representado de maneira simplificada através de um cilindro anular concêntrico, cuja parede externa (interface poço-formação) apresenta uma ou mais fraturas discretas. Para a obtenção do modelo térmico é realizado um balanço de energia com foco nas trocas de calor entre a coluna de perfuração, região anular e formação rochosa. A característica principal do modelo proposto é a possibilidade de detecção da posição e número de fraturas a partir do perfil do gradiente térmico da região anular ao longo poço. Para tanto, com o código numérico, obtido via método dos volumes finitos, investiga-se a influência de parâmetros: da fratura (profundidade relativa, perda de circulação, número e distância entre fraturas), físicos (tempo de circulação) e do regime de escoamento (número de Reynolds e viscosidade dos fluidos de perfuração). As variáveis-resposta principais analisadas são a temperatura da região anular e o gradiente térmico. Como variáveis-resposta secundárias são utilizadas as evoluções térmicas da temperatura no fundo do poço e na saída da região anular. É constatado que o aumento da profundidade relativa ou número de fraturas diminui a temperatura do fundo do poço, sem causar variação significativa na temperatura de saída do anular. Para a variação da perda de circulação, o efeito na temperatura do fundo do poço é similar ao da variação do aumento da profundidade relativa da fratura, no entanto são observadas diferenças na temperatura de saída. Além disso, é verificado que, conforme se aumenta o número de fraturas distribuídas ao longo da profundidade do poço, a temperatura do poço tende ao caso de poço não fraturado. De maneira similar é evidenciada a tendência de que a diminuição na distância entre fraturas se aproxima dos resultados para um poço com uma única fratura. Finalmente, o aumento da perda de circulação facilita a detecção de fraturas devido a respectiva mudança na descontinuidade do perfil do gradiente térmico da região anular. / During oil drilling operations, the wellbore temperature profile is used when selecting well casing materials, making cementation related decisions, and, most importantly, to identify loss zones. In this work, a transient heat transfer mathematical model for a fractured wellbore is proposed. The well has its geometry simplified to a concentric annular cylinder which has one or more discrete fracture in its external wall (wellformation interface). In order to obtain the thermal model an energy balance is used, focusing the heat transfer between the pipe, the annular region and the formation. The key characteristic of the model is the fracture detection through thermal gradient graphical analysis. The thermal gradient is an output of the solution of the discretized energy equation in the domains, obtained through the finite volume method. The following parameters are investigated: fracture depth, fracture number, fracture interference, loss circulation, circulation time, Reynolds number and drilling fluid viscosity. The analysis is done through the analysis of the annular region temperature profile and its gradient, along with the thermal evolution of both the bottomhole and outlet temperatures. It is verified that increasing the fracture relative depth or number decreases the bottomhole temperature, while having no significant impact in the outlet temperature. The same bottomhole temperature effect is noted when increasing loss rate, however outlet temperature changes are observed. In a similar way, when decreasing the distance between fractures, the temperature profile in the annular region trends to a wellbore with a single fracture. Finally, increasing loss rate favors fracture detection, since the discontinuity in the annular region thermal gradient profile is intensified.