A pesquisa teve como objetivo integrar o método GPR (Ground Penetrating Radar) com a sísmica de refração, visando o mapeamento do N.A. e a estimativa do teor de umidade em uma área de estudos hidrogeológicos no campus da USP, assim como analisar a acurácia da medida dos dois métodos. Foram realizados ensaios geofísicos, granulométricos, de teor de umidade, do grau de saturação, do monitoramento do N.A. e acompanhamento dos índices pluviométricos em três períodos com variações sazonais no decorrer de um ano denominados período chuvoso (janeiro/2004); período intermediário (abril/2004) e período seco (setembro/2004). O mapeamento do N.A. com GPR foi feito com geometria multi-offset, com as antenas de freqüências centrais 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz, sendo que as antenas de 100 MHz e 200 MHz foram as que caracterizaram o N.A., refletindo sua variação sazonal e mantendo a tendência prof. N.A. janeiro < prof. N.A. abril < prof. N.A. setembro. O emprego da sísmica de refração gerou maiores erros e ambigüidades na inversão dos dados. Neste estudo, a sísmica de refração não foi sensível às variações sazonais e, embora os resultados tenham se aproximado das observações diretas, não permitiram mapear a flutuação do N.A. entre os diferentes períodos. A estimativa do teor de umidade volumétrico pelo GPR foi obtida com duas metodologias diferentes que utilizaram a onda direta no solo. Foram empregadas antenas de 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz nos diferentes períodos. Observou-se uma variação da umidade entre os períodos, sendo o teor de umidade de janeiro > abril > setembro. A antena de 200 MHz foi a que possibilitara uma melhor acurácia na estimativa do teor de umidade volumétrico. / The present study had as objective to integrate GPR (Ground Penetrating Radar) method to seismic refraction, focusing on water table mapping and on the estimate of water content in an area of hydrogeological studies at USP\'s campus, as well as analysing the measuring accuracy of both methods. Several assays were accomplished, such as geophysical, granulometric, of water content, saturation degree, water table monitoring assays and also accompaniment of pluviometric indexes in the study periods with seasonal variations, along a year, denominated rainy period (january/2004), intermediaty period (april/2004), and dry period (september/2004). Water table mapping by GPR was made with multi-offset geometry, with 50 MHz, 100 MHz and 200 MHz central frequency antennas, seeing that 100 MHz and 200 MHz antennas were those ones, which characterized the water table, reflecting its seasonal variation and maintaining the depth of the water tablejanuary < depthapril < depthseptember tendency. The use of seismic refraction generated larger mistakes and ambiguities in the data inversion. In this study, seismic refraction was not sensitive to seasonal variations and, although the results have approached to direct observations, they did not allow mapping the water table fluctuation among the different periods. The estimate of volumetric water content by GPR was obtained with two different methodologies that have used the direct ground wave. Fifty MHz, 100 MHz and 200 MHz antennas were used in the different periods. A moisture variation was observed among these periods, being the water content of January > April > September. Two hundred MHz antenna was the one that had facilitated a better accuracy in the estimate of moisture content.

O sistema laguna-barreira da Feitoria localizado na margem oeste da célula Sul da laguna dos Patos – Rio Grande do Sul, Brasil – se assemelha geomorfologicamente, em uma escala menor, a um sistema barreira oceânico e cronologicamente ao sistema Barreira IV (Villwock e Tomazelli, 1995). Com o intuito de caracterizar a morfologia e a estratigrafia deste sistema deposicional laguna-barreira foi estudada a geologia de superfície e de subsuperfície. As características geológicas de superfície foram obtidas através da análise de aerofotografias e de imagens de satélite; de levantamentos topográficos e das análises geocronológicas por Luminescência Oticamente Estimulada em sedimentos superficiais. A geologia de subsuperfície foi caraterizada a partir da análise de perfis geofísicos registrados com sísmica rasa e de seções de georradar; junto foram integradas as análises granulométricas, palinológicas e geocronológicas (radioisótopos de 14C) coletadas em testemunhos de sondagem. Através da compilação crítica dos resultados obtidos, esta Tese apresenta evidências de que a gênese da barreira da Feitoria e da laguna na sua retaguarda, está correlacionada a topografia antecedente, marcada pela existência de um alto topográfico remanescente entre os paleovales fluviais dos rios Turuçu e Corrientes, onde este alto serviu de substrato para o início do desenvolvimento desta barreira. Também, é evidenciado que a evolução geomorfológica da barreira da Feitoria (orientação, truncamentos e tipologia dos cordões litorâneos), subdividida em nove fases de deposição, ocorreu associada as variações relativas do nível do mar a partir do Holoceno médio (8.000 anos A.P.). Observa-se também que foi influenciada diretamente pelas flutuações de alta frequência do nível de base da laguna dos Patos, causadas pela interação de três fatores: variabilidade no volume de precipitação na área da bacia de drenagem; marés meteorológicas causadas pelo vento; e alterações geomorfológicas na desembocadura da laguna dos Patos. O início da progradação dos cordões litorâneos na barreira da Feitoria ocorreu, aproximadamente, a 7.200 anos A.P., cronocorrelato ao período em que o nível relativo médio do mar ultrapassou o nível atual. A cota altimétrica da 1° crista destes cordões litorâneos encontra-se a 4,2 m acima do nível do mar atual, evidenciando a sobre-elevação do nível de base lagunar para a formação dos mesmos. A ilha da Feitoria, porção sul da barreira, teve sua formação, aproximadamente, a 5.000 anos A.P. associada ao rebaixamento do nível do mar e, consequentemente, ao afloramento do paleoalto topográfico da Feitoria. A partir deste período o controle sobre a morfologia e a orientação dos cordões litorâneos passa a ter uma maior influência associada as modificações na geomorfologia da desembocadura da laguna dos Patos (alta frequência). No entanto, as variações do nível de base lagunar (volume de precipitação e marés meteorológicas) de mais alta frequência são as responsáveis pela gênese das cristas dos cordões litorâneos. A deposição de sedimentos finos na área da laguna Pequena (retaguarda) começa antecedentemente a 7.730 anos A.P. com um aumento de influência marinha, próximo a esta idade, passando por um curto período com menor influência, retornando a aumentar a entrada de água salgada no interior da laguna dos Patos próximo a 7.000 anos A.P. A partir deste período, apesar das oscilações de alta frequência, passa a ter uma tendência de diminuir gradativamente a influência marinha no interior das lagunas dos Patos e Pequena. Esta diminuição da influência marinha pode ser correlacionada ao estreitamento do canal de ligação entre a laguna dos Patos e o oceano, assim como, o desenvolvimento da barreira da Feitoria diminuiu a comunicação entre a laguna Pequena e a laguna dos Patos. / The lagoon-barrier system of the Feitoria located on the western margin of the southern cell of the Patos lagoon - Rio Grande do Sul, Brazil - resembles geomorphologically, on a smaller scale, to the barrier system oceanic and chronologically to the Barrier IV system (Villwock e Tomazelli, 1995). In order to characterize the morphology and stratigraphy of this depositional lagoon-barrier system, the surface and subsurface geology were studied. The surface geological characteristics were obtained from the analysis of aerial photographs and satellite images; surveying and geochronological analyzes Optically Stimulated Luminescence of surface sediments. The subsurface geology was characterized by the analysis of geophysical profiles recorded with shallow and georadar seismic; and granulometric, palynological and geochronological analyzes (14C radioisotopes) of sedimentary records. This thesis presents evidences that the genesis of the Feitoria barrier and the Pequena lagoon is correlated with the previous topography, marked by the existence of a high topographic remnant among the fluvial paleovales of the Turuçu and Corrientes rivers, where this high served as a substrate for the beginning of the development of this barrier. Also, it is evidenced that the geomorphological evolution of the Feitoria barrier (orientation, truncations and typology of beach ridges), subdivided into 9 phases of deposition, was associated with sea level variations from the average Holocene (8,000 years Before the Present) and was also influenced directly by the high frequency fluctuations of the basal level of the Patos lagoon, caused by the interaction of three factors: variability in the volume of precipitation in the area of the drainage basin; wind tides; And geomorphological changes at the mouth of the Patos lagoon. The beginning of the development of the coastal strands in the Feitoria barrier occurred approximately 7,200 years B.P., chronologically during the period in which the average relative sea level exceeded the current level. The crest of the first ridge of these coastal strands is 4.2 m above current sea level, evidencing the over-elevation of the lagoon base level for their formation. The island of Feitoria, southern portion of the barrier, began approximately 5,000 years BP associated with the decline of sea level and the outcropping of the topographic paleoalto of Feitoria. From this period, the control over the morphology and orientation of the coastal strands will have a greater influence associated with the changes in the geomorphology of the mouth of the Patos lagoon (high frequency). However, variations in lagoon base level (volume of precipitation and wind tides) the highest frequency are responsible for the genesis of coastal beach ridges. The deposition of fine sediments in the Pequena lagoon area starts before 7,730 years BP with an increase of marine influence, near this age (palinological records), passing for a short period with less influence, returning to increase the entrance of salt water inside Patos lagoon, near to 7,000 years BP. From this period, despite the high frequency oscillations, there is a tendency gradually decrease the marine influence inside the lagoons Patos and Pequena. This decrease in the marine influence can be correlated to the narrowing of the channel connecting the Patos lagoon to the ocean, as well as the development of the Feitoria barrier, reducing the communication between the lagoons Pequena and Patos.

Nesta pesquisa foram empregados os métodos geofísicos Ground Penetrating Radar – GPR e Eletrorresistividade visando caracterizar geologicamente os sedimentos e o topo do embasamento granito-gnáissico da Bacia Sedimentar de São Paulo. Além disso, foram realizados furos de sondagens a trado até 5m de profundidade, visando detalhar a subsuperfície rasa. Esta pesquisa faz parte do Projeto Temático FAPESP, dentro do qual foram executadas perfurações de 3 poços de investigação geológica com 80m de profundidade. A área de estudos está localizada dentro do Campus da Universidade de São Paulo. A Bacia de São Paulo possui uma área de aproximadamente 1800km2 e espessura máxima de 310m, sendo caracterizada litologicamente por sedimentos areno-argilosos do Grupo Taubaté e da Formação Itaquaquecetuba, assentados, em sua maioria, sobre um embasamento granito-gnaíssico. Os dados GPR e de eletrorresistividade foram adquiridos em duas áreas, sendo uma localizada em frente ao prédio do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG/USP) e outra em uma área próxima ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Os perfis geofísicos foram realizados ao longo de uma mesma linha, visando a comparação dos resultados obtidos com diferentes metodologias. Os perfis GPR adquiridos em frente ao IAG/USP, com 200m de comprimento, foram adquiridos com antenas de 25, 50, 100 e 200MHz. Os perfis de Caminhamentos Elétricos (CE) foram adquiridos com espaçamento entre os dipolos de 10 e de 20 metros. Além disso, as medidas das Sondagens Elétricas Verticais (SEV’s) foram posicionadas sobre estes perfis, utilizando-se os arranjos Schlumberger e Dipolo-Dipolo. Após o processamento e interpretação dos dados geofísicos, com base nas informações geológicas obtidas através dos poços de investigação geológica e perfis a trado, foi possível avaliar a potencialidade de utilização do método GPR e da Eletrorresistividade na borda da Bacia Sedimentar de São Paulo. O método GPR mostrou-se eficaz no imageamento de estruturas da subsuperfície até 14m de profundidade, identificando a base do aterro e o topo da camada de areia grossa. Não foi possível atingir maiores profundidades devido a atenuação da onda eletromagnética provocada pelo espesso pacote sedimentar condutivo. As SEV’s (arranjo Schlumberger) identificaram horizontes geoelétricos resistivos e condutivos, correlacionados com os sedimentos da Bacia de São Paulo até cerca de 43m de profundidade. As SEV’s (arranjo Dipolo-Dipolo) permitiram identificar o embasamento na área em frente ao IAG/USP a uma profundidade de 43 a 47m, mergulhando para NW em direção a Prefeitura do Campus Universitário. Os perfis de CE permitiram imagear claramente variações faciológicas nos sedimentos da Formação São Paulo. Os resultados geofísicos apresentam um excelente ajuste com as informações geológicas provenientes dos poços de investigação geológica, furos a trado e um perfil de reflexão sísmica, o que coloca os métodos GPR e de eletrorresistividade, integrados, como sendo promissores para a caracterização geológica da subsuperfície rasa na borda da Bacia Sedimentar de São Paulo. / In this work, the Ground Penetrating Radar – GPR and Resistivity methods were used aiming at characterize geologically the sediments and the top of the granitic basement of the Sedimentary Basin of São Paulo. Moreover, manual probings a depht of to 5m in order to detail the shallow subsurface and 3 boreholes of approximately 80m of depth were dug as part of this research. The study area is located inside the São Paulo´s University Campus. The Sedimentary Basin of São Paulo has an area of approximately 1800km2 and maximum thickness of 310m. It is characterized lithologically by clays and sands of the Taubaté Group and of the Itaquaquecetuba Formation, reposing, usually, over a granitic basement. The GPR and resistivity data were acquired in two areas, one located in front of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG/USP) and another near area to the Nuclear, Energy Researches Institute (IPEN). The geophysical profiles were performed along a same line, aiming at comparison of the results obtained with different methodologies. The GPR profiles acquired in front of the IAG/USP, with 200m of length, were surveyed with antennas of 25, 50, 100 and 200MHz. Electric Profiles (EP) were acquired with dipole spacing of 10 and of 20 meters. Moreover, the points of the Vertical Electric Soundings (VES’s) were positioned on these profiles. The Schlumberger and Dipole-Dipole array were employed for the VES survey. Based on the processing and interpretation of the geophysical data, and the geological information obtained through boreholes and manual probing holes. It was possible to evaluate the utilization potentiality of the GPR and resistity method at the border of the Sedimentary Basin of São Paulo. The GPR method proved effective to map structures of subsoil down to 14m of depth, identifying the botton boundary of the soil and one coarse sand layer. The thick conductive sediments didn’t allow the GPR to reach larger dephts. VES’s (Schlumberger array) identified resistive and conductive horizons, correlated with the São Paulo Basin sediments within about 43m of depth. VES’s (Dipole-Dipole array) allowed to identify the basement in the area in front of IAG/USP to a depth range from 43 to 47m, dipping NW to the of Campus Municipality. Eletric Profiles (EP) allowed to identify lateral variations in sediments of the São Paulo Formation. The geophysical results present an excellent correlation with the geological information of the boreholes, manual probing holes and a seismic reflection profile. It was concluded that the GPR and resistivity methods are promising for the geological characterization of shallow subsurface mapping at the border of the Sedimentary Basin of São Paulo.

O sistema laguna-barreira da Feitoria localizado na margem oeste da célula Sul da laguna dos Patos – Rio Grande do Sul, Brasil – se assemelha geomorfologicamente, em uma escala menor, a um sistema barreira oceânico e cronologicamente ao sistema Barreira IV (Villwock e Tomazelli, 1995). Com o intuito de caracterizar a morfologia e a estratigrafia deste sistema deposicional laguna-barreira foi estudada a geologia de superfície e de subsuperfície. As características geológicas de superfície foram obtidas através da análise de aerofotografias e de imagens de satélite; de levantamentos topográficos e das análises geocronológicas por Luminescência Oticamente Estimulada em sedimentos superficiais. A geologia de subsuperfície foi caraterizada a partir da análise de perfis geofísicos registrados com sísmica rasa e de seções de georradar; junto foram integradas as análises granulométricas, palinológicas e geocronológicas (radioisótopos de 14C) coletadas em testemunhos de sondagem. Através da compilação crítica dos resultados obtidos, esta Tese apresenta evidências de que a gênese da barreira da Feitoria e da laguna na sua retaguarda, está correlacionada a topografia antecedente, marcada pela existência de um alto topográfico remanescente entre os paleovales fluviais dos rios Turuçu e Corrientes, onde este alto serviu de substrato para o início do desenvolvimento desta barreira. Também, é evidenciado que a evolução geomorfológica da barreira da Feitoria (orientação, truncamentos e tipologia dos cordões litorâneos), subdividida em nove fases de deposição, ocorreu associada as variações relativas do nível do mar a partir do Holoceno médio (8.000 anos A.P.). Observa-se também que foi influenciada diretamente pelas flutuações de alta frequência do nível de base da laguna dos Patos, causadas pela interação de três fatores: variabilidade no volume de precipitação na área da bacia de drenagem; marés meteorológicas causadas pelo vento; e alterações geomorfológicas na desembocadura da laguna dos Patos. O início da progradação dos cordões litorâneos na barreira da Feitoria ocorreu, aproximadamente, a 7.200 anos A.P., cronocorrelato ao período em que o nível relativo médio do mar ultrapassou o nível atual. A cota altimétrica da 1° crista destes cordões litorâneos encontra-se a 4,2 m acima do nível do mar atual, evidenciando a sobre-elevação do nível de base lagunar para a formação dos mesmos. A ilha da Feitoria, porção sul da barreira, teve sua formação, aproximadamente, a 5.000 anos A.P. associada ao rebaixamento do nível do mar e, consequentemente, ao afloramento do paleoalto topográfico da Feitoria. A partir deste período o controle sobre a morfologia e a orientação dos cordões litorâneos passa a ter uma maior influência associada as modificações na geomorfologia da desembocadura da laguna dos Patos (alta frequência). No entanto, as variações do nível de base lagunar (volume de precipitação e marés meteorológicas) de mais alta frequência são as responsáveis pela gênese das cristas dos cordões litorâneos. A deposição de sedimentos finos na área da laguna Pequena (retaguarda) começa antecedentemente a 7.730 anos A.P. com um aumento de influência marinha, próximo a esta idade, passando por um curto período com menor influência, retornando a aumentar a entrada de água salgada no interior da laguna dos Patos próximo a 7.000 anos A.P. A partir deste período, apesar das oscilações de alta frequência, passa a ter uma tendência de diminuir gradativamente a influência marinha no interior das lagunas dos Patos e Pequena. Esta diminuição da influência marinha pode ser correlacionada ao estreitamento do canal de ligação entre a laguna dos Patos e o oceano, assim como, o desenvolvimento da barreira da Feitoria diminuiu a comunicação entre a laguna Pequena e a laguna dos Patos. / The lagoon-barrier system of the Feitoria located on the western margin of the southern cell of the Patos lagoon - Rio Grande do Sul, Brazil - resembles geomorphologically, on a smaller scale, to the barrier system oceanic and chronologically to the Barrier IV system (Villwock e Tomazelli, 1995). In order to characterize the morphology and stratigraphy of this depositional lagoon-barrier system, the surface and subsurface geology were studied. The surface geological characteristics were obtained from the analysis of aerial photographs and satellite images; surveying and geochronological analyzes Optically Stimulated Luminescence of surface sediments. The subsurface geology was characterized by the analysis of geophysical profiles recorded with shallow and georadar seismic; and granulometric, palynological and geochronological analyzes (14C radioisotopes) of sedimentary records. This thesis presents evidences that the genesis of the Feitoria barrier and the Pequena lagoon is correlated with the previous topography, marked by the existence of a high topographic remnant among the fluvial paleovales of the Turuçu and Corrientes rivers, where this high served as a substrate for the beginning of the development of this barrier. Also, it is evidenced that the geomorphological evolution of the Feitoria barrier (orientation, truncations and typology of beach ridges), subdivided into 9 phases of deposition, was associated with sea level variations from the average Holocene (8,000 years Before the Present) and was also influenced directly by the high frequency fluctuations of the basal level of the Patos lagoon, caused by the interaction of three factors: variability in the volume of precipitation in the area of the drainage basin; wind tides; And geomorphological changes at the mouth of the Patos lagoon. The beginning of the development of the coastal strands in the Feitoria barrier occurred approximately 7,200 years B.P., chronologically during the period in which the average relative sea level exceeded the current level. The crest of the first ridge of these coastal strands is 4.2 m above current sea level, evidencing the over-elevation of the lagoon base level for their formation. The island of Feitoria, southern portion of the barrier, began approximately 5,000 years BP associated with the decline of sea level and the outcropping of the topographic paleoalto of Feitoria. From this period, the control over the morphology and orientation of the coastal strands will have a greater influence associated with the changes in the geomorphology of the mouth of the Patos lagoon (high frequency). However, variations in lagoon base level (volume of precipitation and wind tides) the highest frequency are responsible for the genesis of coastal beach ridges. The deposition of fine sediments in the Pequena lagoon area starts before 7,730 years BP with an increase of marine influence, near this age (palinological records), passing for a short period with less influence, returning to increase the entrance of salt water inside Patos lagoon, near to 7,000 years BP. From this period, despite the high frequency oscillations, there is a tendency gradually decrease the marine influence inside the lagoons Patos and Pequena. This decrease in the marine influence can be correlated to the narrowing of the channel connecting the Patos lagoon to the ocean, as well as the development of the Feitoria barrier, reducing the communication between the lagoons Pequena and Patos.

O sistema laguna-barreira da Feitoria localizado na margem oeste da célula Sul da laguna dos Patos – Rio Grande do Sul, Brasil – se assemelha geomorfologicamente, em uma escala menor, a um sistema barreira oceânico e cronologicamente ao sistema Barreira IV (Villwock e Tomazelli, 1995). Com o intuito de caracterizar a morfologia e a estratigrafia deste sistema deposicional laguna-barreira foi estudada a geologia de superfície e de subsuperfície. As características geológicas de superfície foram obtidas através da análise de aerofotografias e de imagens de satélite; de levantamentos topográficos e das análises geocronológicas por Luminescência Oticamente Estimulada em sedimentos superficiais. A geologia de subsuperfície foi caraterizada a partir da análise de perfis geofísicos registrados com sísmica rasa e de seções de georradar; junto foram integradas as análises granulométricas, palinológicas e geocronológicas (radioisótopos de 14C) coletadas em testemunhos de sondagem. Através da compilação crítica dos resultados obtidos, esta Tese apresenta evidências de que a gênese da barreira da Feitoria e da laguna na sua retaguarda, está correlacionada a topografia antecedente, marcada pela existência de um alto topográfico remanescente entre os paleovales fluviais dos rios Turuçu e Corrientes, onde este alto serviu de substrato para o início do desenvolvimento desta barreira. Também, é evidenciado que a evolução geomorfológica da barreira da Feitoria (orientação, truncamentos e tipologia dos cordões litorâneos), subdividida em nove fases de deposição, ocorreu associada as variações relativas do nível do mar a partir do Holoceno médio (8.000 anos A.P.). Observa-se também que foi influenciada diretamente pelas flutuações de alta frequência do nível de base da laguna dos Patos, causadas pela interação de três fatores: variabilidade no volume de precipitação na área da bacia de drenagem; marés meteorológicas causadas pelo vento; e alterações geomorfológicas na desembocadura da laguna dos Patos. O início da progradação dos cordões litorâneos na barreira da Feitoria ocorreu, aproximadamente, a 7.200 anos A.P., cronocorrelato ao período em que o nível relativo médio do mar ultrapassou o nível atual. A cota altimétrica da 1° crista destes cordões litorâneos encontra-se a 4,2 m acima do nível do mar atual, evidenciando a sobre-elevação do nível de base lagunar para a formação dos mesmos. A ilha da Feitoria, porção sul da barreira, teve sua formação, aproximadamente, a 5.000 anos A.P. associada ao rebaixamento do nível do mar e, consequentemente, ao afloramento do paleoalto topográfico da Feitoria. A partir deste período o controle sobre a morfologia e a orientação dos cordões litorâneos passa a ter uma maior influência associada as modificações na geomorfologia da desembocadura da laguna dos Patos (alta frequência). No entanto, as variações do nível de base lagunar (volume de precipitação e marés meteorológicas) de mais alta frequência são as responsáveis pela gênese das cristas dos cordões litorâneos. A deposição de sedimentos finos na área da laguna Pequena (retaguarda) começa antecedentemente a 7.730 anos A.P. com um aumento de influência marinha, próximo a esta idade, passando por um curto período com menor influência, retornando a aumentar a entrada de água salgada no interior da laguna dos Patos próximo a 7.000 anos A.P. A partir deste período, apesar das oscilações de alta frequência, passa a ter uma tendência de diminuir gradativamente a influência marinha no interior das lagunas dos Patos e Pequena. Esta diminuição da influência marinha pode ser correlacionada ao estreitamento do canal de ligação entre a laguna dos Patos e o oceano, assim como, o desenvolvimento da barreira da Feitoria diminuiu a comunicação entre a laguna Pequena e a laguna dos Patos. / The lagoon-barrier system of the Feitoria located on the western margin of the southern cell of the Patos lagoon - Rio Grande do Sul, Brazil - resembles geomorphologically, on a smaller scale, to the barrier system oceanic and chronologically to the Barrier IV system (Villwock e Tomazelli, 1995). In order to characterize the morphology and stratigraphy of this depositional lagoon-barrier system, the surface and subsurface geology were studied. The surface geological characteristics were obtained from the analysis of aerial photographs and satellite images; surveying and geochronological analyzes Optically Stimulated Luminescence of surface sediments. The subsurface geology was characterized by the analysis of geophysical profiles recorded with shallow and georadar seismic; and granulometric, palynological and geochronological analyzes (14C radioisotopes) of sedimentary records. This thesis presents evidences that the genesis of the Feitoria barrier and the Pequena lagoon is correlated with the previous topography, marked by the existence of a high topographic remnant among the fluvial paleovales of the Turuçu and Corrientes rivers, where this high served as a substrate for the beginning of the development of this barrier. Also, it is evidenced that the geomorphological evolution of the Feitoria barrier (orientation, truncations and typology of beach ridges), subdivided into 9 phases of deposition, was associated with sea level variations from the average Holocene (8,000 years Before the Present) and was also influenced directly by the high frequency fluctuations of the basal level of the Patos lagoon, caused by the interaction of three factors: variability in the volume of precipitation in the area of the drainage basin; wind tides; And geomorphological changes at the mouth of the Patos lagoon. The beginning of the development of the coastal strands in the Feitoria barrier occurred approximately 7,200 years B.P., chronologically during the period in which the average relative sea level exceeded the current level. The crest of the first ridge of these coastal strands is 4.2 m above current sea level, evidencing the over-elevation of the lagoon base level for their formation. The island of Feitoria, southern portion of the barrier, began approximately 5,000 years BP associated with the decline of sea level and the outcropping of the topographic paleoalto of Feitoria. From this period, the control over the morphology and orientation of the coastal strands will have a greater influence associated with the changes in the geomorphology of the mouth of the Patos lagoon (high frequency). However, variations in lagoon base level (volume of precipitation and wind tides) the highest frequency are responsible for the genesis of coastal beach ridges. The deposition of fine sediments in the Pequena lagoon area starts before 7,730 years BP with an increase of marine influence, near this age (palinological records), passing for a short period with less influence, returning to increase the entrance of salt water inside Patos lagoon, near to 7,000 years BP. From this period, despite the high frequency oscillations, there is a tendency gradually decrease the marine influence inside the lagoons Patos and Pequena. This decrease in the marine influence can be correlated to the narrowing of the channel connecting the Patos lagoon to the ocean, as well as the development of the Feitoria barrier, reducing the communication between the lagoons Pequena and Patos.

Nesta pesquisa foram empregados os métodos geofísicos Ground Penetrating Radar – GPR e Eletrorresistividade visando caracterizar geologicamente os sedimentos e o topo do embasamento granito-gnáissico da Bacia Sedimentar de São Paulo. Além disso, foram realizados furos de sondagens a trado até 5m de profundidade, visando detalhar a subsuperfície rasa. Esta pesquisa faz parte do Projeto Temático FAPESP, dentro do qual foram executadas perfurações de 3 poços de investigação geológica com 80m de profundidade. A área de estudos está localizada dentro do Campus da Universidade de São Paulo. A Bacia de São Paulo possui uma área de aproximadamente 1800km2 e espessura máxima de 310m, sendo caracterizada litologicamente por sedimentos areno-argilosos do Grupo Taubaté e da Formação Itaquaquecetuba, assentados, em sua maioria, sobre um embasamento granito-gnaíssico. Os dados GPR e de eletrorresistividade foram adquiridos em duas áreas, sendo uma localizada em frente ao prédio do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG/USP) e outra em uma área próxima ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Os perfis geofísicos foram realizados ao longo de uma mesma linha, visando a comparação dos resultados obtidos com diferentes metodologias. Os perfis GPR adquiridos em frente ao IAG/USP, com 200m de comprimento, foram adquiridos com antenas de 25, 50, 100 e 200MHz. Os perfis de Caminhamentos Elétricos (CE) foram adquiridos com espaçamento entre os dipolos de 10 e de 20 metros. Além disso, as medidas das Sondagens Elétricas Verticais (SEV’s) foram posicionadas sobre estes perfis, utilizando-se os arranjos Schlumberger e Dipolo-Dipolo. Após o processamento e interpretação dos dados geofísicos, com base nas informações geológicas obtidas através dos poços de investigação geológica e perfis a trado, foi possível avaliar a potencialidade de utilização do método GPR e da Eletrorresistividade na borda da Bacia Sedimentar de São Paulo. O método GPR mostrou-se eficaz no imageamento de estruturas da subsuperfície até 14m de profundidade, identificando a base do aterro e o topo da camada de areia grossa. Não foi possível atingir maiores profundidades devido a atenuação da onda eletromagnética provocada pelo espesso pacote sedimentar condutivo. As SEV’s (arranjo Schlumberger) identificaram horizontes geoelétricos resistivos e condutivos, correlacionados com os sedimentos da Bacia de São Paulo até cerca de 43m de profundidade. As SEV’s (arranjo Dipolo-Dipolo) permitiram identificar o embasamento na área em frente ao IAG/USP a uma profundidade de 43 a 47m, mergulhando para NW em direção a Prefeitura do Campus Universitário. Os perfis de CE permitiram imagear claramente variações faciológicas nos sedimentos da Formação São Paulo. Os resultados geofísicos apresentam um excelente ajuste com as informações geológicas provenientes dos poços de investigação geológica, furos a trado e um perfil de reflexão sísmica, o que coloca os métodos GPR e de eletrorresistividade, integrados, como sendo promissores para a caracterização geológica da subsuperfície rasa na borda da Bacia Sedimentar de São Paulo. / In this work, the Ground Penetrating Radar – GPR and Resistivity methods were used aiming at characterize geologically the sediments and the top of the granitic basement of the Sedimentary Basin of São Paulo. Moreover, manual probings a depht of to 5m in order to detail the shallow subsurface and 3 boreholes of approximately 80m of depth were dug as part of this research. The study area is located inside the São Paulo´s University Campus. The Sedimentary Basin of São Paulo has an area of approximately 1800km2 and maximum thickness of 310m. It is characterized lithologically by clays and sands of the Taubaté Group and of the Itaquaquecetuba Formation, reposing, usually, over a granitic basement. The GPR and resistivity data were acquired in two areas, one located in front of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG/USP) and another near area to the Nuclear, Energy Researches Institute (IPEN). The geophysical profiles were performed along a same line, aiming at comparison of the results obtained with different methodologies. The GPR profiles acquired in front of the IAG/USP, with 200m of length, were surveyed with antennas of 25, 50, 100 and 200MHz. Electric Profiles (EP) were acquired with dipole spacing of 10 and of 20 meters. Moreover, the points of the Vertical Electric Soundings (VES’s) were positioned on these profiles. The Schlumberger and Dipole-Dipole array were employed for the VES survey. Based on the processing and interpretation of the geophysical data, and the geological information obtained through boreholes and manual probing holes. It was possible to evaluate the utilization potentiality of the GPR and resistity method at the border of the Sedimentary Basin of São Paulo. The GPR method proved effective to map structures of subsoil down to 14m of depth, identifying the botton boundary of the soil and one coarse sand layer. The thick conductive sediments didn’t allow the GPR to reach larger dephts. VES’s (Schlumberger array) identified resistive and conductive horizons, correlated with the São Paulo Basin sediments within about 43m of depth. VES’s (Dipole-Dipole array) allowed to identify the basement in the area in front of IAG/USP to a depth range from 43 to 47m, dipping NW to the of Campus Municipality. Eletric Profiles (EP) allowed to identify lateral variations in sediments of the São Paulo Formation. The geophysical results present an excellent correlation with the geological information of the boreholes, manual probing holes and a seismic reflection profile. It was concluded that the GPR and resistivity methods are promising for the geological characterization of shallow subsurface mapping at the border of the Sedimentary Basin of São Paulo.

A pesquisa teve como objetivo integrar o método GPR (Ground Penetrating Radar) com a sísmica de refração, visando o mapeamento do N.A. e a estimativa do teor de umidade em uma área de estudos hidrogeológicos no campus da USP, assim como analisar a acurácia da medida dos dois métodos. Foram realizados ensaios geofísicos, granulométricos, de teor de umidade, do grau de saturação, do monitoramento do N.A. e acompanhamento dos índices pluviométricos em três períodos com variações sazonais no decorrer de um ano denominados período chuvoso (janeiro/2004); período intermediário (abril/2004) e período seco (setembro/2004). O mapeamento do N.A. com GPR foi feito com geometria multi-offset, com as antenas de freqüências centrais 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz, sendo que as antenas de 100 MHz e 200 MHz foram as que caracterizaram o N.A., refletindo sua variação sazonal e mantendo a tendência prof. N.A. janeiro < prof. N.A. abril < prof. N.A. setembro. O emprego da sísmica de refração gerou maiores erros e ambigüidades na inversão dos dados. Neste estudo, a sísmica de refração não foi sensível às variações sazonais e, embora os resultados tenham se aproximado das observações diretas, não permitiram mapear a flutuação do N.A. entre os diferentes períodos. A estimativa do teor de umidade volumétrico pelo GPR foi obtida com duas metodologias diferentes que utilizaram a onda direta no solo. Foram empregadas antenas de 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz nos diferentes períodos. Observou-se uma variação da umidade entre os períodos, sendo o teor de umidade de janeiro > abril > setembro. A antena de 200 MHz foi a que possibilitara uma melhor acurácia na estimativa do teor de umidade volumétrico. / The present study had as objective to integrate GPR (Ground Penetrating Radar) method to seismic refraction, focusing on water table mapping and on the estimate of water content in an area of hydrogeological studies at USP\'s campus, as well as analysing the measuring accuracy of both methods. Several assays were accomplished, such as geophysical, granulometric, of water content, saturation degree, water table monitoring assays and also accompaniment of pluviometric indexes in the study periods with seasonal variations, along a year, denominated rainy period (january/2004), intermediaty period (april/2004), and dry period (september/2004). Water table mapping by GPR was made with multi-offset geometry, with 50 MHz, 100 MHz and 200 MHz central frequency antennas, seeing that 100 MHz and 200 MHz antennas were those ones, which characterized the water table, reflecting its seasonal variation and maintaining the depth of the water tablejanuary < depthapril < depthseptember tendency. The use of seismic refraction generated larger mistakes and ambiguities in the data inversion. In this study, seismic refraction was not sensitive to seasonal variations and, although the results have approached to direct observations, they did not allow mapping the water table fluctuation among the different periods. The estimate of volumetric water content by GPR was obtained with two different methodologies that have used the direct ground wave. Fifty MHz, 100 MHz and 200 MHz antennas were used in the different periods. A moisture variation was observed among these periods, being the water content of January > April > September. Two hundred MHz antenna was the one that had facilitated a better accuracy in the estimate of moisture content.

Este trabalho procurou por evidências das ocupações sambaquieiras para fora dos sambaquis, buscando eventos de ocupação relativos aos concheiros, mas externo a eles em áreas de alta dinâmica sedimentar. Para tanto se consorciou o radar de penetração de solo (GPR) ao sistema de navegação global por satélite (GNSS), funcionando em modo cinemático de tempo real (RTK), em um esforço de sensoriamento remoto em meio a um campo de dunas no Município de Jaguaruna, no litoral de Santa Catarina. Conseguimos, através do sensoriamento, realizar prospecções arqueológicas e encontrar estruturas marginais aos concheiros, previstas em estudos anteriores que apontavam a remobilização de material processados em outras áreas para dentro dos sambaquis. Encontramos, mapeamos, escavamos, descrevemos e amostramos essas estruturas peri-sambaquieiras no entorno do Sambaqui da Figueirinha II de forma a apresentarmos um panorama da distribuição espacial e temporal destas estruturas. / The work presented here searched for evidences of mound builder\'s occupation outside the shell mounds itself, in search of events related to the shell mounds, but external to it in a very dynamic area. We have integrated the GPR and GNSS-RTK technologies in order to take the archaeological research regarding the shell mound cultures outside the mounds, by remote sensing areas in which extensive sand dunes are found in search of evidence regarding the mound builder\'s settlement in the areas surrounding the mounds, which the existence was predicted in previous studies. In this sense, we integrate the technologies and carried out the sensing of the Figueirinha Region in Santa Catarina State. We have found, mapped, excavated, described and sampled the extra-mounds archaeological occurrences surrounding the Figueirinha II shell mound, in order to presenting an overview of the spatial and chronological distributions of such structures.

La planète Mars est devenue au cours de ces dernières décennies l’un des objets les plus visités de notre système solaire. Les différents instruments envoyés pour l’étudier nous ont permis de reconstruire partiellement son histoire, et l’on sait aujourd’hui que dans son passé, la planète rouge a connu une période au climat relativement chaud et humide, permettant à l’eau liquide de perdurer en surface et dans le sous-sol. Le parallèle avec les conditions sur Terre au moment supposé de l’apparition de la vie nous amène à aborder Mars d’un point de vue exobiologique : si la vie a émergé sur cette planète, des traces potentielles sont susceptibles d’être trouvées dans le sous-sol, à l’abri de la surface.La mission ExoMars, programmée pour 2018,enverra sur la surface de la planète un rover équipé d’une suite instrumentale complète pour la recherche de traces de vie, passé ou présente,ainsi qu’une foreuse capable de prélever des échantillons jusqu’à 2 mètres de profondeur. La caractérisation du contexte géologique de la zone d’investigation du rover est primordiale pour identifier les lieux les plus propices à la préservation de ces traces.Le radar à pénétration de sol (Ground Penentrating Radar) WISDOM (Water Ice Subsurface Deposit Observation on Mars) avec ADRON sont les seuls instruments à bord susceptibles d’obtenir des informations sur les caractéristiques du proche sous-sol le long du trajet du rover avant forage.Les données recueillies par le radar permettront d’identifier les formations géologiques du sous solet de comprendre les processus qui en ont été à l’origine. Cet instrument au fort potentiel,développé au LATMOS (Laboratoire ATmosphères, Milieux, Observations Spatiales)en collaboration avec le LAB (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux), est basé sur le principe du step-frequency et fonctionne sur une large bande de fréquences, entre 0,5 GHz et 3GHz : il a été conçu pour explorer les premiers mètres du sous-sol avec une résolution verticale de quelques centimètres, et est actuellement enphase de tests. L’objectif de cette thèse est de développer les outils d’interprétation des données du GPR WISDOM en tentant d'exploiter au mieux les ressources de l'instrument pour caractériser la nature et la structure du sous-sol,apporter des contraintes sur l’histoire géologique du site d’Oxia Planum, sélectionné pour cette mission, et pour guider la foreuse d’Exo Marsvers des sites d’intérêt d’un point de vue exobiologique. Ce travail nécessite donc une approche multiple, pratique et théorique, qui passe par le développement d’outils de traitement de données, par la mise au point de modèles analytiques et l’utilisation de modèles numériques pour la modélisation de l’instrument,ou encore la définition de tests et de campagnes de mesures, afin de créer une base de données sur des environnements variés, qui pourront ensuite être comparées aux données martiennes.Une interprétation complète des données acquises avec WISDOM passe également par l’estimation des paramètres diélectriques des différentes unités géologiques identifiées. Nous avons ainsi développé deux méthodes «quantitatives », qui permettent d’estimer la constante diélectrique en surface et à différentes profondeurs à partir des données. Une approche plus géométrique pour « reconstituer » le sous solle plus précisément possible, éventuellement en 3 dimensions, et pour comprendre les processus de dépôts qui ont abouti à la morphologie observée sur les radargrammes a également été initiée. Grâce à la mise au point d’une méthode basée sur l’amplitude des signatures des diffuseurs en fonction de la configuration polarimétrique des antennes, nous avons estimé la position relative des objets par rapport au déplacement du radar le long d’unprofil et ainsi permis la reconstitution du sous-solen 3 dimensions.Ceci permettra à terme un guidage optimal de la foreuse dans le contexte d’ExoMars. / Mars has become one of the most visited planet in the past few decades. The data collected by instruments allowed to infer theplanet evolution, and it is now admitted that inthe past, Mars had a relatively warm and wetenvironment, auspicious for the emergence oflife as we know it. This is why one of the currentobjective of the missions to Mars is to study theplanet from an exobiological point of view: iflife arose on Mars, potential traces could befound into the subsurface, sheltered from thehostile surface. The ExoMars 2018 space mission will land onMars’ surface a rover, which will be equippedwith a complete instrumental payload for thesearch of life traces, as well as a drill capable ofcollecting samples at a depth of 2 meters. Thegeological context characterization willtherefore be essential to identify the mostinteresting places for potential life tracespreservation. The Ground Penetrating Radar (GPR)WISDOM (Water Ice Subsurface DepositObservation on Mars) and the neutron detectorADRON will be the only instruments capable ofobtaining information about the shallowsubsurface before the drilling operations. Thedata collected by WISDOM will provide thegeological deposits identification, which willhelp reconstructing the local history of thelanding site. This instrument developed in theFrench laboratory LATMOS (LaboratoireATmosphères, Milieux, Observations Spatiales)in collaboration with the LAB is a stepfrequencyradar that operates on a wide frequency band, from 0.5 GHz to 3 GHz: it wasdesigned to investigate the first 3 meters of thesubsurface with a vertical resolution of a fewcentimeters, and is currently tested in variousenvironments. This PhD thesis objective is to develop theinterpretation tools for WISDOM data by takingadvantage of the specific capacities of theinstrument to characterize the nature andstructure of the shallow subsurface, and to guidethe drill to suitable locations where potentialtraces of life could be preserved. This workconsequently requires both practical andtheoretical approaches, with the development ofprocessing chains, analytical and numericalmodels to simulate the instrument, but also todefine tests in well-known environments as wellas field tests in various natural places. The ideais to create a WISDOM database in a variety ofgeological contexts to allow the comparisonwith Martian data. A full interpretation of the WISDOM data alsorequires the estimation of the geological units’dielectric characteristics. We thereforedeveloped two “quantitative” methods thatallow the retrieval of the dielectric constantvalue at the surface and at various depths. Ageometrical approach to reconstruct the shallowsubsurface was also initiated to help tounderstand the deposits processes. A methodtaking advantage of the GPR specific antennasystem was developed to estimate the scatterers’relative position compared to the radar trajectoryalong profiles, allowing the subsurfacereconstruction in 3 dimensions for an optimalguidance of the ExoMars rover drill.

International Telemetering Conference Proceedings / October 20-23, 2003 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / In this paper, the research prototype of a high-performance GPR imaging system is presented. The system is equipped with the capability of synthetic-aperture scan, stepfrequency FMCW illumination, and high-resolution tomographic image reconstruction.