A partir de dados obtidos do modelo do geopotencial EGM96, da gravimetria, do GPS e do nivelamento geométrico, e aplicando harmônicos esféricos e FFT como técnicas de determinação geoidal, foram utilizadas neste trabalho redes neurais artificiais como ferramenta alternativa na determinação de um modelo geoidal. Procurou-se uma determinação geoidal de forma mais rápida, com precisão adequada e com menor esforço na determinação de parâmetros importantes na obtenção da referida superfície. Foram utilizados modelos de redes neurais do tipo MLP, algoritmo de treinamento backpropagation, variando o número de camadas, o número de neurônios, a função de ativação, a taxa de aprendizado e o termo momento. Os dados dos modelos mencionados foram tratados de forma a serem utilizados pelos modelos de redes neurais. Foram executadas a normalização, a análise de componentes principais e a definição dos atributos de entrada e saída para treinamento do modelo de rede neural. Foram Realizadas comparações entre os modelos geoidais existentes, os quais foram utilizados nesta pesquisa, com os resultados obtidos pelo modelo de rede neural. Tais comparações resultaram na obtenção dos erros entre as superfícies, justificando dessa forma a possibilidade de uso do referido método, com a conseqüente demonstração de suas vantagens e desvantagens. / Applying data from EGM96 geopotential model, gravimetric, GPS and geometric leveling data and using spherical harmonics and FFT as techniques of geoidal determination, this thesis has the goal to find a fast alternative tool to define a geoidal undulation model considering precision and a small effort to estimate important parameters to obtain the mentioned model. MLP neural networks, backpropagation algorithm changing the numbers of layers, neurons numbers, activation function, learning rate and momentum term have been applied. The data of the mentioned models were handling aiming to be used by the neural networks models. Normalization, analysis of the main components, definition of the input and output attributes to training the neural network model, have been also used. Comparison among existing models and the models used in this research with results obtained by the neural network have been done, showing the errors between the created surfaces. At the end, it is presented a positive argument to use the MLP neural network to generate a geoidal model with advantages and disadvantages.

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoGO_Capa_ate_pag82.pdf: 4449318 bytes, checksum: a8a67621781bd4f76c4e2c0361bcc6a2 (MD5) Previous issue date: 2008-07-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The Borborema Province (BP) is a geologic domain located in Northeastern Brazil. The BP is limited at the south by the S?o Francisco craton, at the west by the Parna?ba basin, and both at the north and east by coastal sedimentary basins. Nonetheless the BP surface geology is well known, several key aspects of its evolution are still open, notably: i)its tectonic compartmentalization established after the Brasiliano orogenesis, ii) the architecture of its cretaceous continental margin, iii) the elastic properties of its lithosphere, and iv) the causes of magmatism and uplifting which occurred in the Cenozoic. In this thesis, a regional coverage of geophysical data (elevation, gravity, magnetic, geoid height, and surface wave global tomography) were integrated with surface geologic information aiming to attain a better understanding of the above questions. In the Riacho do Pontal belt and in the western sector of the Sergipano belt, the neoproterozoic suture of the collision of the Sul domain of the BP with the Sanfranciscana plate (SFP) is correlated with an expressive dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly is due to the BP lower continental crust uplifting whilst the negative lobule is due to the supracrustal nappes overthrusting the SFP. In the eastern sector of the Sergipano belt, this dipolar gravity anomaly does not exist. However the suture still can be identified at the southern sector of the Maranc? complex arc, alongside of the Porto da Folha shear zone, where the SFP N-S geophysical alignments are truncated. The boundary associated to the collision of the Cear? domain of the BP with the West African craton is also correlated with a dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly coincides with the Sobral-Pedro II shear zone whilst the negative lobule is associated with the Santa Quit?ria magmatic arc. Judging by their geophysical signatures, the major BP internal boundaries are: i)the western sector of the Pernambuco shear zone and the eastern continuation of this shear zone as the Congo shear zone, ii) the Patos shear zone, and iii) the Jaguaribe shear zone and its southwestern continuation as the Tatajuba shear zone. These boundaries divide the BP in five tectonic domains in the geophysical criteria: Sul, Transversal, Rio Grande do Norte, Cear?, and M?dio Corea?. The Sul domain is characterized by geophysical signatures associated with the BP and SFP collision. The fact that Congo shear zone is now proposed as part of the Transversal domain boundary implies an important change in the original definition of this domain. The Rio Grande do Norte domain presents a highly magnetized crust resulted from the superposition of precambrian and phanerozoic events. The Cear? domain is divided by the Senador Pompeu shear zone in two subdomains: the eastern one corresponds to the Or?s-Jaguaribe belt and the western one to the Cear?-Central subdomain. The latter subdomain exhibits a positive ENE-W SW gravity anomaly which was associated to a crustal discontinuity. This discontinuity would have acted as a rampart against to the N-S Brasiliano orogenic nappes. The M?dio Corea? domain also presents a dipolar gravity anomaly. Its positive lobule is due to granulitic rocks whereas the negative one is caused by supracrustal rocks. The boundary between M?dio Corea? and Cear? domains can be traced below the Parna?ba basin sediments by its geophysical signature. The joint analysis of free air anomalies, free air admittances, and effective elastic thickness estimates (Te) revealed that the Brazilian East and Equatorial continental margins have quite different elastic properties. In the first one 10 km < Te < 20 km whereas in the second one Te ? 10 km. The weakness of the Equatorial margin lithosphere was caused by the cenozoic magmatism. The BP continental margin presents segmentations; some of them have inheritance from precambrian structures and domains. The segmentations conform markedly with some sedimentary basin features which are below described from south to north. The limit between Sergipe and Alagoas subbasins coincides with the suture between BP and SFP. Te estimates indicates concordantly that in Sergipe subbasin Te is around 20 km while Alagoas subbasin has Te around 10 km, thus revealing that the lithosphere in the Sergipe subbasin has a greater rigidity than the lithosphere in the Alagoas subbasin. Additionally inside the crust beneath Sergipe subbasin occurs a very dense body (underplating or crustal heritage?) which is not present in the crust beneath Alagoas subbasin. The continental margin of the Pernambuco basin (15 < Te < 25 km) presents a very distinct free air edge effect displaying two anomalies. This fact indicates the existence in the Pernambuco plateau of a relatively thick crust. In the Para?ba basin the free air edge effect is quite uniform, Te ? 15 km, and the lower crust is abnormally dense probably due to its alteration by a magmatic underplating in the Cenozoic. The Potiguar basin segmentation in three parts was corroborated by the Te estimates: in the Potiguar rift Te ? 5 km, in the Aracati platform Te ? 25 km, and in the Touros platform Te ? 10 km. The observed weakness of the lithosphere in the Potiguar rift segment is due to the high heat flux while the relatively high strength of the lithosphere in the Touros platform may be due to the existence of an archaean crust. The Cear? basin, in the region of Munda? and Icara? subbasins, presents a quite uniform free air edge effect and Te ranges from 10 to 15 km. The analysis of the Bouguer admittance revealed that isostasy in BP can be explained with an isostatic model where combined surface and buried loadings are present. The estimated ratio of the buried loading relative to the surface loading is equal to 15. In addition, the lower crust in BP is abnormally dense. These affirmations are particularly adequate to the northern portion of BP where adherence of the observed data to the isostatic model is quite good. Using the same above described isostatic model to calculate the coherence function, it was obtained that a single Te estimate for the entire BP must be lower than 60 km; in addition, the BP north portion has Te around 20 km. Using the conventional elastic flexural model to isostasy, an inversion of crust thickness was performed. It was identified two regions in BP where the crust is thickened: one below the Borborema plateau (associated to an uplifting in the Cenozoic) and the other one in the Cear? domain beneath the Santa Quit?ria magmatic arc (a residue associated to the Brasiliano orogenesis). On the other hand, along the Cariri-Potiguar trend, the crust is thinned due to an aborted rifting in the Cretaceous. Based on the interpretation of free air anomalies, it was inferred the existence of a large magmatism in the oceanic crust surrounding the BP, in contrast with the incipient magmatism in the continent as shown by surface geology. In BP a quite important positive geoid anomaly exists. This anomaly is spatially correlated with the Borborema plateau and the Maca?-Queimadas volcanic lineament. The integrated interpretation of geoid height anomaly data, global shear velocity model, and geologic data allow to propose that and Edge Driven Convection (EDC) may have caused the Cenozoic magmatism. The EDC is an instability that presumably occurs at the boundary between thick stable lithosphere and oceanic thin lithosphere. In the BP lithosphere, the EDC mechanism would have dragged the cold lithospheric mantle into the hot asthenospheric mantle thus causing a positive density contrast that would have generated the main component of the geoid height anomaly. In addition, the compatibility of the gravity data with the isostatic model, where combined surface and buried loadings are present, together with the temporal correlation between the Cenozoic magmatism and the Borborema plateau uplifting allow to propose that this uplifting would have been caused by the buoyancy effect of a crustal root generated by a magmatic underplating in the Cenozoic / A Prov?ncia Borborema (PB) ? um dom?nio geol?gico-estrutural localizado no Nordeste do Brasil, limitado a sul pelo Cr?ton do S?o Francisco, a oeste pela Bacia do Parna?ba e a norte e leste pelas bacias costeiras. Embora bastante estudada por geologia de superf?cie, na PB ainda est?o em aberto aspectos importantes de sua evolu??o, notadamente: i) a sua compartimentagem tect?nica ap?s a Orog?nese Brasiliana, ii) a arquitetura da margem continental implantada no Cret?ceo, iii) as propriedades el?sticas de sua litosfera, e iv) as causas do magmatismo e do soerguimento no Cenoz?ico. Esta Tese empregou dados geof?sicos de cobertura regional (eleva??o, gravimetria, magnetometria, altura geoidal e tomografia), para aportar informa??es de geologia profunda aos problemas acima colocados. A sutura gerada pela colis?o neoproteroz?ica entre o Dom?nio Sul da PB e a Placa Sanfranciscana (PSF) ? marcada, na Faixa Riacho do Pontal e no oeste da Faixa Sergipana, por uma forte anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo corresponde ao al?amento da crosta inferior da PB e o negativo corresponde ?s nappes de supracrustais empurradas sobre a PSF. Na regi?o leste da Faixa Sergipana n?o h? assinaturas gravim?tricas que indiquem cavalgamento e flexura de placas, mas a interpreta??o de truncamentos de assinaturas geof?sicas de dire??o N-S da PSF permite localizar a sutura na margem sul do complexo de arco Maranc?, ao longo da Z. C. Porto da Folha. Por sua vez, o limite colisional do Dom?nio Cear? da PB com o Cr?ton Oeste-Africano, ao longo da Z. C. Sobral-Pedro II, ? tamb?m marcado por uma anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo coincide com a Z. C. Sobral-Pedro II, e o negativo coincide com o arco magm?tico de Santa Quit?ria. A julgar pela express?o geof?sica, os limites internos mais importantes da PB s?o: i) a Z. C. Pernambuco Oeste e sua continua??o na Z. C. Congo, ii) a Z. C. Patos e iii) a Z. C. Jaguaribe e sua continua??o na Z. C. Tatajuba. Estes limites dividem a PB em cinco grandes dom?nios geof?sicos-tect?nicos: Sul (ou Externo), Transversal, Rio Grande do Norte, Cear? e M?dio Corea?. O Dom?nio Sul ? marcado por assinaturas geof?sicas associadas ? colis?o da PB com a PSF. O Dom?nio Transversal teve a sua concep??o original de limites modificada porque a parte leste do seu limite sul foi associada com a Z. C. Congo. O Dom?nio Rio Grande do Norte apresenta a crosta mais magn?tica da PB, com superposi??o de fontes pr?-cambrianas e faneroz?icas. No Dom?nio Cear?, a Z. C. Senador Pompeu ? o divisor de dois subdom?nios: o leste corresponde ? Faixa Or?s-Jaguaribe e o oeste corresponde ao Cear?-Central, onde ocorre uma assinatura gravim?trica interpretada como uma descontinuidade crustal de dire??o ENE-WSW, que funcionou como um anteparo para as nappes brasilanas, com sentido de deslocamento para sul. O Dom?nio M?dio Corea? apresenta uma anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo est? associado com rochas granul?ticas, e o negativo com rochas supracrustais. A assinatura geof?sica do seu limite com o Dom?nio Cear? ? evidente, apesar dos sedimentos da Bacia do Parna?ba. A an?lise conjunta da anomalia ar-livre, admit?ncia ar-livre e estimativas da espessura el?stica efetiva (Te) evidenciou que as margens Leste e Equatorial possuem propriedades el?sticas bastante diferentes: enquanto a primeira tem Te entre 10 e 20 km, a segunda tem Te em torno ou inferior a 10 km. Essa diferen?a ? devida ao enfraquecimento da litosfera da Margem Equatorial produzida pelo magmatismo cenoz?ico. A margem continental da PB apresenta segmenta??es que incorporaram heran?as das estruturas e dos dom?nios pr?-cambrianos, que se correlacionam com os limites conhecidos das bacias. Descrevendo de sul para norte, o limite da separa??o da Bacia Sergipe - Alagoas em duas sub-bacias coincide com a sutura entre o Dom?nio Sul da PB e a PSF; as estimativas de Te indicam, concordantemente, que a Sub-bacia Sergipe (Te ? 20 km) se instalou em uma litosfera mais resistente do que a da Sub-bacia Alagoas (Te ? 10 km). Adicionalmente, no interior da crosta da Sub-bacia Sergipe ocorre um grande corpo denso (underplating ou heran?a crustal?) que n?o continua na Sub-bacia Alagoas. A margem da Bacia de Pernambuco (15 < Te < 25 km) apresenta caracter?sticas diferentes das outras bacias costeiras, porque no Plat? de Pernambuco h? duas anomalias do efeito de borda , o que indica a exist?ncia no plat? de uma crosta continental afinada, contudo ainda relativamente espessa. A Bacia da Para?ba se apresenta bastante uniforme, com Te em torno de 15 km, e possui uma crosta inferior relativamente densa, que foi interpretada como uma modifica??o por underplating magm?tico relacionado com o magmatismo cenoz?ico. A segmenta??o da Bacia Potiguar em tr?s partes ? corroborada pelas estimativas de Te: Rifte Potiguar (Te ? 5 km), Plataforma de Aracati (Te ? 25 km) e Plataforma de Touros (Te ? 10 km). A fragilidade da litosfera na regi?o do Rifte Potiguar est? associada com fluxo t?rmico atual alto, e a resist?ncia relativamente maior da Plataforma de Touros pode ser devida a uma crosta arqueana. A margem da Bacia do Cear?, no trecho das sub-bacias Munda? e Icara?, possui anomalia ar-livre uniforme, com Te entre 10 e 15 km. A an?lise da admit?ncia Bouguer revelou que a condi??o isost?tica da PB ? compat?vel com um modelo em que ocorrem carregamentos combinados na superf?cie e na base da crosta, com a carga da base 15 vezes maior que a do topo. Em adi??o, a PB possui uma crosta inferior anormalmente densa. Estas afirma??es s?o especialmente adequadas para a parte norte da PB porque a? a ader?ncia dos dados observados ao modelo ? maior. Para o mesmo modelo isost?tico e usando a fun??o coer?ncia, estimou-se que a Te da PB deve ser inferior a 60 km, embora sua por??o norte tenha Te de apenas 20 km. A invers?o de espessura de crosta, usando o modelo isost?tico com carga apenas na superf?cie, indicou que existem na PB duas regi?es de espessamento: uma abaixo do Planalto da Borborema (de origem cenoz?ica) e a outra no Dom?nio Cear?, sob o arco magm?tico de Santa Quit?ria (vestigial do Pr?-cambriano). Por outro lado, ocorre um afinamento ao longo do Trend Cariri-Potiguar, que representa o registro no interior do continente de um rifteamento cret?ceo abortado. A interpreta??o das anomalias ar-livre de fontes oce?nicas levou ? proposi??o de que ocorreu um volumoso magmatismo na ?rea oce?nica adjacente ? PB, ao contr?rio da ?rea continental, como indicam as informa??es de geologia de superf?cie. A PB apresenta uma expressiva anomalia positiva de ge?ide, com correla??o espacial com o Planalto da Borborema e o Alinhamento Macau-Queimadas. A integra??o de dados de tomografia de ondas superficiais e de anomalias residuais de ge?ide permitiu interpretar que uma convec??o em pequena escala (Edge Driven Convection-EDC), gerada na interface entre a raiz da litosfera continental fria e o manto quente da ?rea oce?nica, pode ter sido a causa do magmatismo cenoz?ico. O mecanismo de EDC teria causado o arrasto do manto litosf?rico continental frio para dentro do manto astenosf?rico quente, ocasionando assim contraste positivo de densidade, que seria uma componente importante da origem da anomalia de ge?ide. A compatibilidade dos dados gravim?tricos da PB com o modelo isost?tico que combina carregamentos no topo e na base da crosta, e a correla??o temporal entre o magmatismo cenoz?ico e o soerguimento do planalto, permite propor que o soerguimento deste ocorreu por causa do empuxo provocado pela raiz da crosta, produzida por um underplating magm?tico no Cenoz?ico

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Com isso, foi utilizado ? t?cnica de an?lise espectral em dados magn?ticos da bacia, para mapear a profundidade dos corpos magn?ticos e assimila-los ? profundidade da isoterma de Curie da magnetita, com o interesse de mapear o seu gradiente geot?rmico. Utilizando a t?cnica da an?lise espectral, foi poss?vel mapear a Superf?cie da base das fontes magn?ticas (SBFM), superf?cie que delimita a profundidade na qual ainda ocorre magnetiza??o da magnetita. Na Bacia do Parna?ba a SBFM apresentou profundidades em torno de -20,5 e -28,5 km. Paralelamente para servir como gabarito para a SBFM, foi feita uma invers?o dos dados magn?ticos utilizando a t?cnica de invers?o do vetor de magnetiza??o (MVI), que demonstrou ser consistente com a SBFM. Al?m disso, a SBFM se correlaciona positivamente com a profundidade da Moho que foi estimada atrav?s de dados gravim?tricos do sat?lite GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer). Supondo que a SBFM coincida com a Isoterma de Curie da Magnetita (ICM), superf?cie na qual a magnetita ( ) perde as suas propriedades ferromagn?ticas, foi poss?vel estimar o gradiente geot?rmico. Deste modo, o gradiente geot?rmico na bacia apresentou valores entre 19,2 e 26,5 . Pelo gradiente geot?rmico foi poss?vel estimar o fluxo t?rmico na bacia utilizando uma condutividade t?rmica de 2,69 . Deste modo, foi encontrado um fluxo t?rmico na bacia variando entre 51,6 e 71,3 , que ? consistente com valores encontrados em outros trabalhos de fluxo t?rmico da Am?rica do Sul. Adicionalmente foi poss?vel estimar a espessura da litosfera atrav?s de uma rela??o emp?rica entre esta e a Isoterma de Curie da Magnetita, encontrando valores entre -65,8 e -89,2 . Atrav?s destas informa??es, propomos que a estrutura t?rmica da bacia do Parna?ba est? sendo influenciada por uma anomalia t?rmica profunda. Esta anomalia tem aquecido a litosfera sob a bacia e tem resultado em valores relativamente finos III para a espessura litosf?rica e valores relativamente altos para o fluxo de calor na superf?cie. A origem desta anomalia n?o ? clara, mas a correla??o entre a profundidade de Curie e a topografia da Moho, sugere que processos tect?nicos de extens?o poderiam ter influenciado na gera??o da mesma. / Located on the western edge of the Brazilian northeast, the Parna?ba Basin is an intra cratonic basin with oil production. This study aims at understanding its genesis and evolution, using aeromagnetic and gravity data. We used the spectral analysis of aeromagnetic data to map the depth to the bottom of the magnetic sources in order to assimilate this depth with the depth of the Curie isotherm, and infer the geothermal gradient. Using the spectral analysis technique, we succeeded in mapping the surface of the depth to the bottom of magnetic sources (SBFM), which marks the depth that occur magnetization. In the Parna?ba Basin the SBFM presented depths around -20,5 and -28,5 , which was consistent with an inversion of the same dataset using the technique of Magnetization Vector Inversion (MVI). Furthermore, SBFM topography correlates well with Moho depth, which was estimated from satellite gravimetric data from the GOCE mission (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer). Assuming that SBFM coincides with the Curie isotherm of magnetite (ICM), defined as the surface at which magnetite ( ) looses its ferromagnetic properties, it was possible to estimate the geothermal gradient. The geothermal gradient in the basin showed values between 19.2 and 26.5 , allowing to estimate the heat flow for the Parna?ba basin after assuming a conductivity of 2.69 . The resulting heat flow values ranged between 51.6 and 71.3 , which is consistent with values found in other works throughout the South American continent. Lithospheric thickness using an empirical relationship, finding values between -65.8 and -89.2 . We propose that thermal structure of Parna?ba basin is influenced by a deep thermal anomaly. This anomaly has heated the lithosphere beneath the basin and has resulted in relatively thin values for the lithospheric thickness and relatively high surface heat flow values. The origin of the anomaly is not clear, but the correlation between Curie depth and Moho topography, suggests that tectonic extension processes could have played a role.

The object of this master´s thesis was levelling and weight measurement of the Tetčice polygon through which passes the fault of the Boskovice furrow. This is the 10th period of levelling and the second period of gravimetric measurement. The theoretical part describes the geological structure of the site, technology of high-precision levelling and technology of gravimetric measurement. The first part of the practical part deals with my own levelling measurement, the calculation of the resulting cambers and heights, consequential comparasion of the results with previous periods and, especially, with evaluation of the vertical movement tendecies. The second part of the practical part deals with my own gravimetric measurement, the calculation of the complete Bouguer gravity anomaly, creation map of complete Bouguer gravity anomaly and as well as evaluation of gravimetric measurement in relation to the results of the previous periods.

O interesse pela quantificação da biomassa florestal vem crescendo muito nos últimos anos, sendo este crescimento relacionado diretamente ao potencial que as florestas tem em acumular carbono atmosférico na sua biomassa. A biomassa florestal pode ser acessada diretamente, por meio de inventário, ou através de modelos empíricos de predição. A construção de modelos de predição de biomassa envolve a mensuração das variáveis e o ajuste e seleção de modelos estatísticos. A partir de uma amostra destrutiva de de 200 indivíduos de dez essências florestais distintas advindos da região de Linhares, ES., foram construídos modelos de predição empíricos de biomassa aérea visando futuro uso em projetos de reflorestamento. O processo de construção dos modelos consistiu de uma análise das técnicas de obtenção dos dados e de ajuste dos modelos, bem como de uma análise dos processos de seleção destes a partir do critério de Informação de Akaike (AIC). No processo de obtenção dos dados foram testadas a técnica volumétrica e a técnica gravimétrica, a partir da coleta de cinco discos de madeira por árvore, em posições distintas no lenho. Na técnica gravimétrica, estudou-se diferentes técnicas de composição do teor de umidade dos discos para determinação da biomassa, concluindo-se como a melhor a que utiliza a média aritmética dos discos da base, meio e topo. Na técnica volumétrica, estudou-se diferentes técnicas de composição da densidade do tronco com base nas densidades básicas dos discos, concluindo-se que em termos de densidade do tronco, a média aritmética das densidades básicas dos cinco discos se mostrou como melhor técnica. Entretanto, quando se multiplica a densidade do tronco pelo volume deste para obtenção da biomassa, a utilização da densidade básica do disco do meio se mostrou superior a todas as técnicas. A utilização de uma densidade básica média da espécie para determinação da biomassa, via técnica volumétrica, se apresentou como uma abordagem inferior a qualquer técnica que utiliza informação da densidade do tronco das árvores individualmente. Por fim, sete modelos de predição de biomassa aérea de árvores considerando seus diferentes compartimentos foram ajustados, a partir das funções de Spurr e Schumacher-Hall, com e sem a inclusão da altura como variável preditora. Destes modelos, quatro eram gaussianos e três eram lognormais. Estes mesmos sete modelos foram ajustados incluindo a medida de penetração como variável preditora, totalizando quatorze modelos testados. O modelo de Schumacher-Hall se mostrou, de maneira geral, superior ao modelo de Spurr. A altura só se mostrou efetiva na explicação da biomassa das árvores quando em conjunto com a medida de penetração. Os modelos selecionados foram do grupo que incluíram a medida de penetração no lenho como variável preditora e , exceto o modelo de predição da biomassa de folhas, todos se mostraram adequados para aplicação na predição da biomassa aérea em áreas de reflorestamento. / Forest biomass measurement implies a destructive procedure, thus forest inventories and biomass surveys apply indirect procedure for the determination of biomass of the different components of the forest (wood, branches, leaves, roots, etc.). The usual approch consists in taking a destructive sample for the measurment of trees attributes and an empirical relationship is established between the biomass and other attributes that can be directly measured on standing trees, e.g., stem diameter and tree height. The biomass determination of felled trees can be achived by two techniques: the gravimetric technique, that weights the components in the field and take a sample for the determination of water content in the laboratory; and the volumetric technique, that determines the volume of the component in the field and take a sample for the determination of the wood specific gravity (wood basic density) in the laboratory. The gravimetric technique applies to all components of the trees, while the volumetric technique is usually restricted to the stem and large branches. In this study, these two techniques are studied in a sample fo 200 trees of 10 different species from the region of Linhares, ES. In each tree, 5 cross-sections of the stem were taken to investigate the best procedure for the determination of water content in gravimetric technique and for determination of the wood specific gravity in the volumetric technique. Also, Akaike Information Criterion (AIC) was used to compare different statistical models for the prediction o tree biomass. For the stem water content determination, the best procedure as the aritmetic mean of the water content from the cross-sections in the base, middle and top of the stem. In the determination of wood specific gravity, the best procedure was the aritmetic mean of all five cross-sections discs of the stem, however, for the determination of the biomass, i.e., the product of stem volume and wood specific gravity, the best procedure was the use of the middle stem cross-section disc wood specific gravity. The use of an average wood specific gravity by species showed worse results than any procedure that used information of wood specific gravity at individual tree level. Seven models, as variations of Spurr and Schumacher-Hall volume equation models, were tested for the different tree components: wood (stem and large branches), little branches, leaves and total biomass. In general, Schumacher-Hall models were better than Spurr based models, and models that included only diameter (DBH) information performed better than models with diameter and height measurements. When a measure of penetration in the wood, as a surrogate of wood density, was added to the models, the models with the three variables: diameter, height and penetration, became the best models.

O Brasil está entre os países que mais possuem riquezas minerais no mundo, tendo inclusive o ouro um papel importante em sua história nos séculos XVII e XVIII. Desde então, novas descobertas ocorreram e estudos geológicos e geofísicos foram realizados por universidades, empresas privadas e públicas. Destes estudos, dominam aqueles de escala local, com o objetivo de identificar novos depósitos minerais em detrimento dos estudos regionais, com objetivo de estudar a gênese e evolução da província. De modo a contribuir com os estudos regionais, o presente trabalho analisou a aplicabilidade dos modelos que utilizam dados de gravimetria por satélite e determinou qual modelo apresenta melhores resultados para estudo nas seguintes províncias minerais brasileiras: Alta Floresta, Carajás, Quadrilátero Ferrífero e Tapajós. Os modelos estudados foram: EGM96 (grau/ordem 360), EGM2008 (grau/ordem 2190/2159), EGM2008upto360 (grau/ordem 360), EIGEN-CG03C (grau/ordem 360) e go_cons_gcf_2_tim_r4 (grau/ordem 240), todos acessíveis de forma gratuita pelo portal ICGEM (International Centre for Global Earth Models). O efeito isostático de cargas litosféricas e sua contribuição para a anomalia Bouguer foram modelados com base na equação de deflexão da litosfera. De modo a removê- lo, a modelagem foi realizada para toda a América do Sul e seu efeito foi subtraído da anomalia Bouguer de cada província mineral estudada, resultando na grandeza denominada residual da anomalia Bouguer. Tanto os mapas de anomalia Bouguer como os mapas de residual da anomalia Bouguer foram comparados entre si e com dados terrestres, quando disponíveis na literatura, a fim de averiguar eventuais artefatos de processamento dos modelos que poderiam ser interpretados erroneamente. Perfis representativos também foram comparados, de modo a observar a amplitude relativa das anomalias de forma quantitativa. Os resultados obtidos mostram que há uma boa correlação em escala regional entre dados de satélite e terrestres nas províncias Alta Floresta e Quadrilátero Ferrífero para todos os modelos estudados, fato que corrobora a aplicabilidade destes dados para a metodologia utilizada. O modelo que se mostrou mais adequado tanto em nível de detalhamento quanto em identificação de anomalias de menor comprimento de onda foi o EGM2008 principalmente para a província do Quadrilátero Ferrífero. Para o restante das províncias houve diferenças pouco significativas entre os modelos EGM2008 e EGM2008upto360, indicando que para estas regiões as anomalias associadas a grau e ordem superiores a 360 pouco influenciam nos mapas de residual e de anomalia Bouguer em escala regional. O modelo que menos se adequa ao estudo nas áreas estudadas é o go_cons_gcf_2_tim_r4, provavelmente porque, além de possuir os menores grau e ordem dentre os modelos estudados, é o único que utiliza apenas dados de satélite em sua elaboração. A partir dos dados de anomalia Bouguer e, principalmente, de residual da anomalia Bouguer é possível observar correlação sistemática entre altos anômalos e a localização das minas para as províncias de Quadrilátero Ferrífero e Alta Floresta. Essa correlação vista a partir de dados de acesso gratuito permite definir regiões de interesse exploratório em escala local, melhorando a eficiência e eficácia dos recursos já escassos na exploração mineral brasileira. / Brazil is one of the countries that possess most mineral riches in the world: gold, for example, has played an important role in its history in the seventeenth and eighteenth centuries. Since then, new discoveries have occurred and geological and geophysical studies have been carried out by universities, private and public companies. These studies are mainly of local scale, focusing on identifying new mineral deposits instead of regional studies, which focus on the genesis and evolution of the province. In order to contribute to the regional studies, the present work analyzed the applicability of the models that use satellite gravimetry data and determined which model presents the best results in the following Brazilian mineral provinces: Alta Floresta, Carajás, Quadrilátero Ferrífero and Tapajós. The models studied were EGM96 (degree / order 360), EGM2008 (degree / order 2190/2159), EGM2008upto360 (degree / order 360), EIGEN-CG03C (degree / order 360) and go_cons_gcf_2_tim_r4 (degree / order 240), each of them accessible by ICGEM (International Center for Global Earth Models) portal. The isostatic effect of the lithospheric loads and their contribution to the Bouguer anomaly were modeled based on the lithosphere deflection equation. In order to remove it, the modeling was carried out for the entire South America territory and its effect was subtracted from the Bouguer anomaly of each studied mineral province, resulting in the residual Bouguer anomaly. Both Bouguer and the residual Bouguer anomalies were compared to each other and to terrestrial data when available in the literature to ascertain possible processing artifacts that could be misinterpreted. Representative profiles were also compared in order to observe the relative amplitude of the anomalies quantitatively. The results show that, for example, there is a good regional correlation between satellite and terrestrial data in the Alta Floresta and Quadrilátero Ferrífero provinces for all the models studied, which corroborates the applicability of these data to the methodology used. The most appropriated model regarding the level of detail and the identification of shorter wavelength anomalies was the EGM2008 specially for the Quadrilátero Ferrífero province. For the remaining provinces there were slight differences between the EGM2008 and EGM2008upto360 models, indicating that for these regions anomalies associated with degree and order higher than 360 have little influence to the Bouguer and residual Bouguer anomalies on a regional scale. The model least suitable for the studied areas is go_cons_gcf_2_tim_r4, probably because, in addition to having the lowest degree and order among the studied models, it is the only one that uses only satellite data in its elaboration. From the Bouguer anomaly and specially from residual Bouguer anomaly it is possible to observe systematic correlation between anomalous highs and the location of the mines for the provinces of Quadrilátero Ferrífero and Alta Floresta. This correlation, based on free access data, allows the definition of regions of exploratory interest at a local scale, improving the efficiency and effectiveness of resources already scarce in Brazilian mineral exploration.

Nesta tese, dados gravimétricos terrestres e de satélite foram combinados revelando que as bordas oeste e sul da Bacia do Paraná são caracterizadas por um forte gradiente que se estende por 2000 km, desde o cráton Rio Apa até a margem continental Atlântica na latitude do Sinclinal de Torres. Enquanto a Bacia do Paraná é caracterizada por anomalias Bouguer negativas (~-80 mGal), os crátons Rio de la Plata, Rio Tebicuary e Rio Apa e a Bacia do Chaco-Paraná são marcados por anomalias Bouguer positivas (~10 mGal). Dados sismológicos e de compensação isostática permitiram correlacionar a variação regional da amplitude das anomalias Bouguer à espessura crustal, de ~40 km na Bacia do Paraná para 30-35 km nos crátons. Essas observações geofísicas e a ocorrência de granitos cálcio-alcalinos de idade Neoproterozoica-Cambriana ao longo do gradiente gravimétrico indicam um ambiente tectônico de colisão e zona de subducção. A essa descontinuidade de escala litosférica denominamos Zona de Sutura do Oeste do Paraná (WPS Western Paraná Suture shear/zone). Dois perfis magnetotelúricos (MT) foram coletados para estudar a natureza e a estrutura elétrica da crosta e do manto litosférico através da WPS. O primeiro perfil se estende por 830 km desde o cráton Rio de la Plata, no Uruguai, até a parte sul da Bacia do Paraná. Modelagem inversa 2-D desses dados mostra que o manto superior no cráton Rio de la Plata é bastante resistivo (~2000 m) até 250 km de profundidade, enquanto o manto superior na Bacia do Paraná é geralmente mais condutivo e heterogêneo. Com base numa descontinuidade lateral de escala litosférica bem definida no modelo de resistividade, o limite nordeste do cráton Rio de la Plata é redefinido no norte do bloco Valentines. O segundo perfil se estende por 450 km na Argentina, entre o cráton Rio Tebicuary e a Bacia do Paraná. No modelo MT o cráton Rio Tebicuary é caracterizado por um manto superior resistivo (2000 m) até 150 km de profundidade. A litosfera na Bacia do Paraná é menos resistiva (~500 m) e provavelmente menos espessa (~80 km). Um perfil MT entre o cráton Rio Apa e a Bacia do Paraná mostra estrutura geoelétrica similar. As estruturas elétricas observadas, juntamente com dados geocronológicos, geoquímicos, sismológicos e densidade, sugerem processos de refertilização na litosfera da Bacia do Paraná. Sucessões de anomalias condutivas em antigas zonas de sutura e resistivas em blocos e terrenos juvenis nos modelos geoelétricos, integradas a dados geológicos, indicam um processo de acresção horizontal e uma progressão de subducções de placas litosféricas oceânicas, sendo a mais jovem sob a litosfera continental da Bacia do Paraná. Os resultados obtidos mostram que a WPS é uma descontinuidade litosférica de primeira ordem que marca o fechamento de um oceano durante os estágios finais da formação do Gondwana Sul-Ocidental no Neoproterozoico-Cambriano. / In this thesis, terrestrial and satellite gravity data were integrated revealing a steep gravity gradient at the western and southern borders of the Paraná Basin. This gradient extends for 2,000 km from the Rio Apa craton to the Brazilian Atlantic margin at Torres Syncline latitude. Negative Bouguer anomalies (~-80 mGal) occur over the Paraná Basin, whereas positive anomalies are observed at Rio de la Plata, Rio Tebicuary and Rio Apa cratons, as well as Chaco-Paraná Basin. Seismological data and isostasy correlate the gravity gradient with crustal thickness variation, being thicker in the Paraná Basin (~40 km) and shallower in the cratons (~35 km). These geophysical observations and the presence of Neoproterozoic calc-alkaline granites along the gravity gradient suggest a collisional and subduction tectonic setting. This lithospheric discontinuity is hereafter referred to as Western Paraná Suture/shear zone (WPS). Two magnetotelluric (MT) profiles perpendicular to WPS were set up to study the electrical structure and nature of the crust and lithospheric mantle across the suture zone. The first profile, 830 km long, extends northward from Rio de la Plata craton, in Uruguay, to Paraná Basin southern border. 2-D inversion of this MT profile shows that the Rio de la Plata craton upper mantle is highly resistive (~2000 m) down to 250 km depth, whereas the Paraná Basin lithosphere is conductive and heterogeneous. Based on a lithospheric-scale lateral discontinuity in the resistivity model, the Rio de la Plata craton northern limit is redefined to the Valentines block northern limit. The second profile is 450 km long and extends from Rio Tebicuary craton to the Paraná Basin, and all stations are in Argentina. The MT model shows that Rio Tebicuary craton is characterized by a resistive lithosphere (2000 m) down to 150 km depth. The Paraná Basin lithosphere is less resistive (~500 m) and probably thinner (~80 km). Previous MT study between the Rio Apa craton and the Paraná basin, to the north, shows a similar electrical structure. These electrical characteristics, integrated with geochronological, geochemical, seismological and density data, suggest that Paraná Basin lithosphere underwent refertilization episodes. In the geoelectrical models, a series of resistive blocks and juvenile terrains and conductive anomalies in suture zone relics, integrated with geological data, suggest a horizontal accretionary process by means of progressive oceanic lithospheres subductions, the youngest one occurring below the Paraná Basin continental lithosphere. Altogether, these results show that the WPS is a first order lithosphere discontinuity, a site of an ocean closure during the South-Western Gondwana late stages of amalgamation in Neoproterozoic/Cambrian times.

O Brasil está entre os países que mais possuem riquezas minerais no mundo, tendo inclusive o ouro um papel importante em sua história nos séculos XVII e XVIII. Desde então, novas descobertas ocorreram e estudos geológicos e geofísicos foram realizados por universidades, empresas privadas e públicas. Destes estudos, dominam aqueles de escala local, com o objetivo de identificar novos depósitos minerais em detrimento dos estudos regionais, com objetivo de estudar a gênese e evolução da província. De modo a contribuir com os estudos regionais, o presente trabalho analisou a aplicabilidade dos modelos que utilizam dados de gravimetria por satélite e determinou qual modelo apresenta melhores resultados para estudo nas seguintes províncias minerais brasileiras: Alta Floresta, Carajás, Quadrilátero Ferrífero e Tapajós. Os modelos estudados foram: EGM96 (grau/ordem 360), EGM2008 (grau/ordem 2190/2159), EGM2008upto360 (grau/ordem 360), EIGEN-CG03C (grau/ordem 360) e go_cons_gcf_2_tim_r4 (grau/ordem 240), todos acessíveis de forma gratuita pelo portal ICGEM (International Centre for Global Earth Models). O efeito isostático de cargas litosféricas e sua contribuição para a anomalia Bouguer foram modelados com base na equação de deflexão da litosfera. De modo a removê- lo, a modelagem foi realizada para toda a América do Sul e seu efeito foi subtraído da anomalia Bouguer de cada província mineral estudada, resultando na grandeza denominada residual da anomalia Bouguer. Tanto os mapas de anomalia Bouguer como os mapas de residual da anomalia Bouguer foram comparados entre si e com dados terrestres, quando disponíveis na literatura, a fim de averiguar eventuais artefatos de processamento dos modelos que poderiam ser interpretados erroneamente. Perfis representativos também foram comparados, de modo a observar a amplitude relativa das anomalias de forma quantitativa. Os resultados obtidos mostram que há uma boa correlação em escala regional entre dados de satélite e terrestres nas províncias Alta Floresta e Quadrilátero Ferrífero para todos os modelos estudados, fato que corrobora a aplicabilidade destes dados para a metodologia utilizada. O modelo que se mostrou mais adequado tanto em nível de detalhamento quanto em identificação de anomalias de menor comprimento de onda foi o EGM2008 principalmente para a província do Quadrilátero Ferrífero. Para o restante das províncias houve diferenças pouco significativas entre os modelos EGM2008 e EGM2008upto360, indicando que para estas regiões as anomalias associadas a grau e ordem superiores a 360 pouco influenciam nos mapas de residual e de anomalia Bouguer em escala regional. O modelo que menos se adequa ao estudo nas áreas estudadas é o go_cons_gcf_2_tim_r4, provavelmente porque, além de possuir os menores grau e ordem dentre os modelos estudados, é o único que utiliza apenas dados de satélite em sua elaboração. A partir dos dados de anomalia Bouguer e, principalmente, de residual da anomalia Bouguer é possível observar correlação sistemática entre altos anômalos e a localização das minas para as províncias de Quadrilátero Ferrífero e Alta Floresta. Essa correlação vista a partir de dados de acesso gratuito permite definir regiões de interesse exploratório em escala local, melhorando a eficiência e eficácia dos recursos já escassos na exploração mineral brasileira. / Brazil is one of the countries that possess most mineral riches in the world: gold, for example, has played an important role in its history in the seventeenth and eighteenth centuries. Since then, new discoveries have occurred and geological and geophysical studies have been carried out by universities, private and public companies. These studies are mainly of local scale, focusing on identifying new mineral deposits instead of regional studies, which focus on the genesis and evolution of the province. In order to contribute to the regional studies, the present work analyzed the applicability of the models that use satellite gravimetry data and determined which model presents the best results in the following Brazilian mineral provinces: Alta Floresta, Carajás, Quadrilátero Ferrífero and Tapajós. The models studied were EGM96 (degree / order 360), EGM2008 (degree / order 2190/2159), EGM2008upto360 (degree / order 360), EIGEN-CG03C (degree / order 360) and go_cons_gcf_2_tim_r4 (degree / order 240), each of them accessible by ICGEM (International Center for Global Earth Models) portal. The isostatic effect of the lithospheric loads and their contribution to the Bouguer anomaly were modeled based on the lithosphere deflection equation. In order to remove it, the modeling was carried out for the entire South America territory and its effect was subtracted from the Bouguer anomaly of each studied mineral province, resulting in the residual Bouguer anomaly. Both Bouguer and the residual Bouguer anomalies were compared to each other and to terrestrial data when available in the literature to ascertain possible processing artifacts that could be misinterpreted. Representative profiles were also compared in order to observe the relative amplitude of the anomalies quantitatively. The results show that, for example, there is a good regional correlation between satellite and terrestrial data in the Alta Floresta and Quadrilátero Ferrífero provinces for all the models studied, which corroborates the applicability of these data to the methodology used. The most appropriated model regarding the level of detail and the identification of shorter wavelength anomalies was the EGM2008 specially for the Quadrilátero Ferrífero province. For the remaining provinces there were slight differences between the EGM2008 and EGM2008upto360 models, indicating that for these regions anomalies associated with degree and order higher than 360 have little influence to the Bouguer and residual Bouguer anomalies on a regional scale. The model least suitable for the studied areas is go_cons_gcf_2_tim_r4, probably because, in addition to having the lowest degree and order among the studied models, it is the only one that uses only satellite data in its elaboration. From the Bouguer anomaly and specially from residual Bouguer anomaly it is possible to observe systematic correlation between anomalous highs and the location of the mines for the provinces of Quadrilátero Ferrífero and Alta Floresta. This correlation, based on free access data, allows the definition of regions of exploratory interest at a local scale, improving the efficiency and effectiveness of resources already scarce in Brazilian mineral exploration.

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Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-24T12:16:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoGravimetricaRelevo.pdf: 1116307 bytes, checksum: 24c74f0dccc22d0cfa831b6e7d373356 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-24T16:44:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoGravimetricaRelevo.pdf: 1116307 bytes, checksum: 24c74f0dccc22d0cfa831b6e7d373356 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-24T16:44:14Z (GMT). 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A minimização da entropia de ordem um favorece soluções apresentando descontinuidades abruptas e a maximização da entropia de ordem zero é empregada apenas para evitar sua minimização excessiva. O método foi aplicado a dados sintéticos simulando: (i) bacias intracratônicas com o relevo do embasamento suave ou apresentando descontinuidades abruptas localizadas e (ii) bacias marginais falhadas. No caso de embasamento suave, a comparação dos resultados com aqueles obtidos através da suavidade global e da suavidade ponderada mostrou que ambos os métodos delinearam o embasamento. No caso de embasamentos falhados, seja em bacias intracratônicas ou marginais, as soluções obtidas com a regularização entrópica e a suavidade ponderada foram equivalentes, delineando o embasamento e as descontinuidades, o que não ocorreu com a suavidade global. A regularização entrópica, no entanto, não requereu informação a priori sobre a profundidade, diferentemente da suavidade ponderada. Tanto o método proposto como os métodos das suavidades global e ponderada foram aplicadas a quatro conjuntos de dados reais. O primeiro é proveniente da Ponte do Poema que está localizada no campus da Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, permitiu certificar a aplicabilidade prática do método, uma vez que o relevo abaixo da ponte é acessível. O segundo, da porção norte do Steptoe Valley, Nevada, Estados Unidos. As soluções obtidas com a regularização entrópica e com a suavidade ponderada mostram um embasamento apresentando diversas descontinuidades verticais, o que não aconteceu com a suavidade global. O terceiro conjunto provém do graben de San Jacinto, situado na Califórnia, Estados Unidos, que levou a soluções em que o graben é assimétrico e apenas a suavidade ponderada apresentou solução com fundo achatado. O quarto conjunto de dados é oriundo do graben do Büyük Menderes, localizado na Turquia ocidental. As soluções do método proposto e da suavidade ponderada apresentaram grandes deslocamentos verticais, confirmados pela geologia, o que não aconteceu com a suavidade global. / We present a new gravity inversion method, which estimates the basement relief of a sedimentary basin, whose sediments may present a constant or a decreasing density contrast with depth relative to the basement. The method combines the minimization of the first-order entropy measure with the maximization of the zeroth-order entropy measure of the solution vector (depths to the basement). The interpretation model consists of a set of rectangular juxtaposed vertical prisms with known density contrasts and whose thicknesses represent the depths to the basement relief and are the parameters to be estimated. The minimization of the first-order entropy favors solutions presenting abrupt discontinuities, and the maximization of the zeroth-order entropy is employed just to prevent its excessive minimization. We applied our method to synthetic data simulating: (i) intracratonic basins with smooth or discontinuous relief, and (ii) faulted marginal basins. In the case of a smooth basement relief, it was well delineated by the entropic regularization, and by the global and weighted smoothness. In the case of a faulted basement, either in intracratonic or marginal basins, the entropic regularization and the weighted smoothness delineated the basement relief with good precision, differently from the global smoothness. The entropic regularization, however, did not require the knowledge of the basin’s maximum depth. We applied our method to four sets of real Bouguer anomalies. The first one comes from a profile across a bridge located in the campus of the Federal University of Pará, Belém. The solution delineated the known, discontinuous topography below the bridge. The second set comes from the northern portion of Steptoe Valley, Nevada. The solution delineated a discontinuous basement relief in accordance with the known geological setting of the area. The third set comes from the San Jacinto graben, situated in California, United States. The solution indicated an asymmetric graben, as already reported by other authors. The fourth data set comes from the Büyük Menderes graben, western Turkey. The solutions presented large vertical displacements on the northern border, which is confirmed by geological information.