Foram determinadas as concentrações de terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros elementos-traço (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co e Sc) em 51 amostras representativas de derrames e soleiras das regiões norte e nordeste da Província Magmática do Paraná, que ocorrem no norte do estado de São Paulo e no sul de Minas Gerais. O método utilizado para estas determinações foi a técnica de ativação com nêutrons térmicos e epitérmicos, seguida de espectrometria gama de alta resolução, que forneceu resultados com elevados níveis de precisão e de exatidão (geralmente com valores inferiores a 10%), conforme atestado pelas concentrações determinadas no material geológico de referência JB-1. Os dados obtidos foram analisados conjuntamente com determinações de elementos maiores, menores e dos traços Sr, Y, Zr, Nb, Cr e Ni, realizadas por fluorescência de raios ? X. As rochas investigadas são quimicamente representadas por basaltos toleíticos, andesi-basaltos toleíticos e lati-basaltos, enquanto as mais evoluídas (MgO < 3%), que ocorrem de modo muito subordinado, são representadas por latitos e lati-andesitos, além de um riodacito. As rochas básicas (SiO2 < 55% e/ou MgO > 3%) são caracterizadas por apresentarem conteúdos de TiO2 maiores que 3%, sendo que grande maioria possui fortes semelhanças com os magmas-tipo Pitanga, embora tenham sido encontrados alguns derrames, localizados no norte do estado de São Paulo, geoquimicamente semelhantes aos magmas-tipo Urubici (típicos do sul da província). Rochas básicas com concentrações de TiO2 entre 2% e 3% foram também raramente encontradas, as quais representam equivalentes intrusivos de derrames Paranapanema. As rochas mais evoluídas só foram encontradas em soleiras e possuem características geoquímicas que indicam diferenciação a partir de magmas do tipo Pitanga. O comportamento de elementos maiores, menores e traços nas rochas intrusivas e extrusivas do tipo Pitanga, incluindo as mais diferenciadas, é compatível com um processo de evolução por cristalização fracionada envolvendo plagioclásios, clinopiroxênios e titano-magnetitas. A comparação entre derrames e soleiras do tipo Pitanga indica a atuação significativa de processos de diferenciação in situ nas rochas intrusivas, que causaram uma maior variabilidade composicional (soleiras: MgO entre 2,3% e 6,4%; derrames: MgO entre 3,2% e 5,5%). As rochas mais diferenciadas são também caracterizadas por anomalias positivas de európio, que sugerem o acúmulo de plagioclásio devido a esse processo de fracionamento. Os dados obtidos também reforçam que não houve participação significativa de componentes astenosféricos do tipo N-MORB, E-MORB e OIB na gênese das rochas básicas investigadas, as quais possuem grande similaridade geoquímica com os basaltos da Cadeia Rio Grande (sítio 516F) e Cadeia Walvis (sítio 525A), especialmente com os desta última, indicando o envolvimento do componente mantélico EMI. / It is presented the determination of rare earth (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other trace (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co and Sc) element concentrations in 51 representative samples of flows and sills from northern and northeastern Paraná Magmatic Province, particularly those located at north of São Paulo State and south of Minas Gerais. The employed analytical method to those determinations was thermal and epithermal neutron activation analysis, followed by high resolution gamma ray spectrometry, which provided high precision and accuracy results (in general better than 10%), as verified by determinations in the international geological reference material JB-1. The obtained results were integrated with major, minor and trace (Sr, Y, Zr, Nb, Cr and Ni) elements determined by X-ray fluorescence. The investigated rocks are mainly represented by tholeiitic basalts, tholeiitic andesi-basalts and lati-basalts, with subordinate relatively evolved (MgO < 3wt%) lithotypes, which are represented by latites and lati-andesites, besides one rhyodacite. The basic rocks (SiO2 < 55% and/or MgO > 3%) are characterized by presenting TiO2 contents higher than 3wt%, very similar to Pitanga magma-type, although some flows, located at northern São Paulo State, geochemically similar to Urubici magma-type (typical of southern Paraná) were also found. Basic rocks having TiO2 contents between 2 and 3 wt% were rarely encountered and represent intrusive equivalents of Paranapanema flows. The more evolved rocks were just found in sills and have geochemical characteristics that indicate differentiation from Pitanga magma-types. Major, minor and trace element behaviour of intrusive and extrusive rocks of Pitanga type, including those differentiated ones, is compatible with evolution by fractional crystallization of plagioclases, clinopyroxenes and titanium magnetites. The comparison between flows and sills of Pitanga type indicates the significant role of in situ differentiation in the genesis intrusive rocks, causing its larger compositional variability (sills: MgO between 2.3 and 6.4wt%; flows: MgO between 3.2 and 5.5wt%). The most evolved rocks are also characterized by positive europium anomalies, which suggest plagioclase accumulation caused by such fractionation process. The obtained data also corroborate the lack of significant participation of N-MORB, E-MORB and OIB asthenospheric mantle components in the genesis of basic rocks, which present very close geochemical similarity with Rio Grande Rise (site 516F) and Walvis Ridge (site 525A) basalts, particularly with the last ones, indicating the involvement of EMI mantle component.

Cintiladores inorgânicos com tempo de decaimento de luminescência rápido, densidade alta e boa produção de luz têm sido objeto de estudos para aplicações em física nuclear, física de energias altas, tomografia nuclear e outros campos da ciência e da engenharia. Cristais de cintilação baseados em iodeto de césio (Csl) são materiais que apresentam higroscopia relativamente baixa, número atômico alto, fácil manuseio e custo baixo, características que favorecem o seu uso como detectores de radiação. Neste trabalho descreve-se a obtenção de cristais Csl puro, Csl:Br e Csl:Pb, utilizando-se a técnica de Bridgman. A concentração do elemento dopante bromo (Br) foi estudada no intervalo de 1,5x10-1 M a 10-2 M e o elemento chumbo (Pb) no intervalo de 10-2 M a 5x10-4 M. Para avaliar os cintiladores desenvolvidos foram efetuadas medidas sistemáticas de emissão de luminescência e tempo de decaimento de luminescência para a radiação gama, ensaios de transmitância óptica, ensaios de microdureza Vickers, determinações da distribuição dos dopantes ao longo dos cristais crescidos e análise da resposta dos cristais à radiação gama no intervalo de energia de 350 keV a 1330 keV e partículas alfa provenientes de fonte de 241Am com energia de 5,54 MeV. Os resultados obtidos de tempo de decaimento de luminescência para os cristais CsI:Br e CsI:Pb, no intervalo de 13 ns a 19 ns, mostraram-se promissores para medidas de alta energia. O estudo de microdureza mostrou um aumento significativo em função da concentração dos elementos dopantes, quando comparado ao cristal Csl puro, melhorando desta forma a resistência mecânica dos cristais crescidos. A validade de utilização desses cristais como sensores de radiação para medidas de radiação gama e partículas alfa, pode ser demonstrada pelos resultados da resposta à radiação. / Inorganic scintillators with fast luminescence decay time, high density and high light output have been the object of studies for application in nuclear physics, high energy physics, nuclear tomography and other fields of science and engineering. Scintillation crystals based on cesium iodide (CsI) are matters with relatively low higroscopy, high atomic number, easy handling and low cost, characteristics that favor their use as radiation detectors. In this work, the growth of pure CsI crystals, CsI:Br and CsI:Pb, using the Bridgman technique, is described. The concentration of the bromine doping element (Br) was studied in the range of 1,5x10-1 M to 10-2 M and the lead (Pb) in the range of 10-2 M to 5x10-4 M. To evaluate the scintillators developed, systematic measurements were carried out for luminescence emission and luminescence decay time for gamma radiation, optical transmittance assays, Vickers micro-hardness assays, determination of the doping elements distribution along the grown crystals and analysis of crystals response to the gamma radiation in the energy range of 350 keV to 1330 keV and alpha particles from a 241Am source, with energy of 5.54 MeV. It was obtained 13 ns to 19 ns for luminescence decay time for CsI:Br and CsI:Pb crystals. These results were very promising. The results obtained for micro-hardness showed a significant increase in function of the doping elements concentration, when compared to the pure CsI crystal, increasing consequently the mechanical resistance of the grown crystals. The validity of using these crystals as radiation sensors may be seen from the results of their response to gamma radiation and alpha particles.

Nenhuma / Metais tóxicos, tais como Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn e metalóides como o As e Se e seus compostos estão associados, principalmente, com a fração fina do material particulado presente nos aerossóis. Este fato é importante, em especial, do ponto de vista de saúde pública, pois esta é considerada a fração respirável de partículas que pode penetrar nas vias pulmonares e causar danos à região alveolar. Uma vez que na atmosfera as concentrações de metais traços, em geral, encontram-se em níveis muito baixos, a determinação da composição elementar dessas partículas requer o uso de técnicas analíticas apropriadas tais como o PIXE (Particle Induced X-Ray Emission), a análise por ativação neutrônica (AAN) e a espectrometria de fluorescência de raios X (FRX), entre outras. O principal objetivo do presente estudo foi a identificação das fontes geradoras do material particulado presente nos aerossóis atmosféricos do município de Sete Lagoas, um centro urbano de médio porte, onde se concentram diferentes tipos de indústrias. Para tanto, foram coletadas amostras de solo e de resíduos sólidos gerados pelas principais tipologias industriais da região, as quais incluem as indústrias de produção de ferro-gusa a carvão vegetal, a extração e/ou beneficiamento de calcário e a fabricação de concreto e produtos cerâmicos, bem como do material particulado total em suspensão (PTS) e do particulado inalável (PM10), ou seja, de partículas com diâmetro aerodinâmico menor que 10 mm. A medida da concentração de elementos traços presentes em cada uma das amostras foi realizada utilizando-se as técnicas de AAN e FRX e a determinação da sua composição mineralógica foi feita pela técnica de difração de raiosX. As análises por ativação neutrônica e de espectrometria de raios-X dos resíduos sólidos e de solo mostraram que os elementos químicos predominantes nestas amostras são o Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Na, Ti e Zn. A análise da composição mineralógica indicou a presença marcante de silicatos (quartzo, microclina) carbonatos (calcita) e óxidos de ferro (hematita) nestas amostras. Durante o período de amostragem (11/01/2005 to 13/02/2005) foram observados altos níveis de concentração de material particulado. Os resultados de concentração massa para PTS indicaram que a qualidade do ar foi considerada Inadequada ou Má em 76% dos dias de amostragem. Para PM10 foi observado que em 53 % dos dias, a qualidade do ar foi considerada como Regular. A determinação da distribuição do tamanho das partículas dos aerossóis atmosféricos sugeriu que aproximadamente 80% das partículas possuem diâmetro aerodinâmico menor que 2,5 m. Os resultados da análise por ativação neutrônica mostraram que o Al, Fe, Cl, Cu, K, Mg e Na são os elementos químicos predominantes no PTS e o Na, Cu, Fe, Ba, Cl, Eu e Sm nas partículas inaláveis PM10. A análise da composição mineralógica pelo método de difração de raios-X indicou que a calcita (> 30%) e o quartzo (10 a 30%) são os minerais predominantes nas amostras de PTS e PM10. O modelo receptor utilizado foi a Análise de Componentes Principias, o qual identificou três perfis de fontes para PTS e quatro para o material PM10. Os resultados indicaram que as fontes poluidoras que mais contribuem na degradação da qualidade do ar na região são: a ressuspensão da poeira de solo, os processos industriais (produção de ferro-gusa e fabricação de concreto e produtos cerâmicos) e a queima combustíveis fósseis. / Toxic metals, such as Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn and metalloids as As and Se and their compositions are associated mainly with the smaller diameter particulates present in the atmospheric aerosols. This fact is important, principally, when it concerns public health, because this is considered the breathable fraction of particles that can penetrate deeply into the lungs and cause damage to the alveoli. Once in the atmosphere the concentrations of trace metals, in general, show very low levels, the determination of the elementary composition of those particles requires the use of appropriate analytical techniques such as Particle Induced X-Ray Emission (PIXE), neutron activation analysis (NAA) and of X-rays fluorescence spectrometry (XRF), among others. The main objective of this study was the identification of the generating sources of suspended particles present in the atmospheric aerosols of the municipal district of Sete Lagoas, a medium sized urban center, where different types of industries are found. In order to achieve that, soil samples and of solid wastes generated by the main industries of the area were collected. These include the industries of pig iron production that uses charcoal, the extraction and/or improvement of limestone and the fabrication of concrete and ceramic products, as well as the amount of total suspended particles (TSP) and of PM10 particles (those with an aerodynamic diameter smaller then 10 mm). The measurement of the concentration of trace elements present in each one of the samples was accomplished using the NAA and XRF techniques and the determination of its mineralogical composition was carried out through the technique of X- ray diffraction. The analyses by NAA and XRF of the solid wastes and of soil showed that the predominant chemical elements in these samples are Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Na, Ti and Zn. The mineralogical composition analysis indicated the outstanding presence of silicate (quartz, microcline) carbonates (calcite) and oxides of iron (hematite) in these samples. High levels of particulate concentrations were measured during the sampling period (01/11/2005 to 02/13/2005). The mass concentration results for TPS indicated that in 76% of the days the air quality was considered Inadequate or Bad. The PM10 results showed that in 53% of the days the air quality was considered Reasonable. The determination of the size distribution of the particles presented in the atmospheric aerosols suggested that approximately 80% of the particles possess smaller aerodynamic diameter than 2.5 m. The results of the neutron activation analysis showed that Al, Fe, Cl, Cu, K, Mg and Na are the predominant chemical elements in the TPS and Na, Cu, Fe, Ba, Cl, Eu and Sm in PM10. The analysis of the mineralogical composition by the method of X-ray diffraction indicated that calcite (> 30%) and quartz (10 to 30%) are the most abundant minerals present in both, TPS and PM10. The receptor model used was the Main Component Analysis that identified three profiles of sources for TPS and four profiles for PM10. The results indicated that the pollutant sources that contribute the most for the degradation of the quality of the air in the region are: resuspended soil dust, industrial processes (pig iron production and the fabrication of concrete and ceramic products) and the burning of fossil fuels.

Nenhuma / Valores-guia de qualidade de sedimentos (VGQS) têm sido usados para avaliar o risco ecológico associado à contaminação de sedimentos para organismos bentônicos. O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de metodologias e levantamento de dados que permitissem a aplicação de VGQS para os metais Cd, Cu, Pb, Ni e Zn. O local escolhido foi a sub-bacia do ribeirão Espírito Santo, que integra a Unidade de Planejamento e Gestão de Recursos Hídricos UPGRH SF4 da bacia do rio São Francisco, localizada junto ao núcleo urbano da cidade de Três Marias. A vida na sub-bacia é afetada, principalmente, pela instalação de uma barragem de rejeitos oriundos do beneficiamento do minério de zinco na região. Os estudos foram direcionados à caracterização biogeoquímica dos sedimentos por meio da determinação das concentrações de sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA), da determinação da fração de metais associada aos SVA nos sedimentos totais, denominada metais extraídos simultaneamente (MES) e do estudo da partição de metais entre os sedimentos totais e águas intersticiais. Os dados levantados foram interpretados em associação aos resultados da estrutura da comunidade bentônica e testes de ecotoxicidade. Os estudos incluíram ainda, a realização de análises das variáveis físico-químicas e da concentração de metais nas amostras de águas superficiais; análises mineralógicas, granulométricas, teor de matéria orgânica e concentração de contaminantes inorgânicos em amostras de sedimentos. Elevados valores de condutividade elétrica e sólidos totais dissolvidos foram obtidos em apenas uma estação de amostragem de água superficial. Os resultados das análises por ativação neutrônica mostraram que os elementos químicos predominantes nas amostras de sedimentos são o Ti, Al, V, Mn, e Fe. Os resultados das análises de metais totais nas amostras de sedimentos demonstraram que apenas o ponto localizado no córrego Lavagem, a montante de sua foz no ribeirão Espírito Santo, apresentou valores de concentração dos metais avaliados (Cd, Cu, Pb, Ni e Zn) acima dos valores obtidos no ponto de background. Os limites de TEL (Threshold Effect Level) e PEL (Probable Effect Level) não foram ultrapassados em nenhuma das campanhas de coleta. O Valor-Guia de Unidades Tóxicas de Águas Intersticiais (VGUTAI), preconizado pela USEPA, aplicado aos sedimentos foi violado em todos os pontos de amostragem. A aplicação do VGQS, baseado na teoria do equilíbrio de partição, mostrou que os metais são controlados pela fase sulfídrica presente nos sedimentos, indicando que os metais presentes nos sedimentos não estão biodisponíveis. Os resultados de avaliação da estrutura da comunidade bentônica indicaram uma possível influência da barragem de rejeitos sobre a estrutura da comunidade bentônica nos trechos avaliados do córrego Lavagem e no ribeirão Espírito Santo, a jusante da confluência com o córrego Lavagem. Os resultados dos testes de ecotoxicidade demonstraram a ocorrência apenas de efeitos tóxicos crônicos. / Sediment Quality Values Guidelines (SQVG) have been used for evaluating ecological risk associated with the sediment contamination for benthonic organisms. The main objective of this work was to develop methodologies and to collect data that allowed the application of SQVG for the following metals: Cd, Cu, Pb, Ni and Zn. The location chosen for the case study was the sub-watershed of the Espírito Santo Stream, which is part of the Unit Planning and Hydrologic Resources Management UPGRH SF4, of the São Francisco river watershed, located in the area of the city of Três Marias. The life in the sub-watershed is significantly affected by the installation of a waste dam that controls effluents coming from the zinc-ore beneficiation plant. Our studies addressed the biogeochemical characterization of the sediments of those environments through the determination of the concentrations of acid volatile sulfide (AVS), the study of the partitioning of metals among the total sediments and interstitial waters, and the determination of the fraction of metals associated with AVS in the total sediments. The data obtained were analyzed in association with those related to the analysis of the structure of the benthonic community and eco-toxicity tests. The studies also included analysis of the physico-chemical variables and concentration of metals in the samples of the surface water; mineralogical and granulometric analyses, quantity of organic matter and concentration of inorganic contaminants in the samples of sediments. High levels of electrical conductivity and total solids diluted were found in one surface water sample site. The results of a Neutron Activation Analysis (NAA) showed that the chemical elements predominant in the samples were Ti, Al, V, Mn and Fe. The results of the total metal analysis in sediment samples showed that only one point located in the Lavagem stream, situated immediately downstream the dam and before flowing into the Espirito Santo stream, presented concentration values of the evaluated metals (Cd, Cu, Pb, Ni and Zn) above those of the background value. The TEL limits (Threshold Effect Level) and PEL (Probable Effect Level) were not exceeded in any of the sampling campaigns. The Guidelines Interstitial Water Toxic Units (IWTU), established by the USEPA, was violated for all samples. The application of SQVG, based on the equilibrium partition theory, showed that metals are controlled by the sulfide-phase present in sediments. This indicates that the metals presented in the sediments may have low bio-availability. The results of the evaluation of the benthonic community structure indicated a possible influence of the waste dam in the Lavagem stream and in the Espírito Santo stream, downstream the confluence with the Lavagem stream. The results of eco-toxicity tests showed that contaminated sediment can cause only chronic effects.

Este trabalho apresenta a caracterização geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb) das rochas subalcalinas diferenciadas dos diques do Enxame da Serra do Mar (ESM), localizado na costa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo constituído principalmente por diques básicos com altos teores de TiO2 (>3%). Os diques intermediários e ácidos, encontrados apenas na Ilha de São Sebastião e costa adjacente, foram submetidos à análise de elementos traços por ativação com nêutrons (AAN), que possibilitou a determinação de elementos terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros traços incompatíveis (U, Th, Hf, Ta, Ba e Rb), além de Co e Sc. As amostras foram também analisadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), que permitiu efetuar uma comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. Foram ainda determinadas as razões isotópicas de Sr, Nd e Pb em cinco amostras representativas. Os dados obtidos por AAN indicam precisão de até 14% (maioria abaixo de 10%) e exatidão de até 4%. A comparação estatística dos dados de AAN com ICP-MS mostrou que as técnicas fornecem resultados estatisticamente concordantes para a grande maioria dos elementos analisados. Os diques diferenciados são quimicamente representados por lati-andesitos (LTA), dacitos (DAC) e riodacitos (RC). Dentre os LTA observa-se um conjunto de 4 amostras (Grupo 1) com características geoquímicas semelhantes às rochas basálticas Pitanga da Província Magmática do Paraná (PMP), embora apresentem razões isotópicas iniciais de Sr e Pb mais radiogênicas. Os demais LTA (Grupo 2) apresentam enriquecimento significativo de elementos fortemente incompatíveis. Entre as rochas mais diferenciadas dos LTA (Grupo 2) e aquelas dos DAC e RC há lacunas composicionais, sugerindo que a evolução não ocorreu por cristalização fracionada. À semelhança da gênese das rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó-Ourinhos da PMP, é possível que os diques DAC e RC tenham sido originados por refusão de material de composição basáltica aprisionado na descontinuidade crosta-manto. As razões isotópicas dos diques do ESM sugerem que a gênese desse material basáltico envolveu fusão de manto litosférico subcontinental metassomatizado, conforme proposto para os diques mesozoicos do Espinhaço Meridional (Craton do São Francisco), que possuem composições isotópicas similares. Os magmas diferenciados gerados nesse processo podem ter sofrido contaminação crustal, conforme indicado também pelas composições isotópicas de Sr, Nd e Pb, requerendo, no entanto, um contaminante com características muito específicas. / The geochemical and isotopic (Sr-Nd-Pb) characterization of the subalkaline differentiated dykes from the Serra do Mar Swarm (ESM) is presented. These rocks are located at the coast of São Paulo and Rio de Janeiro states and are mainly composed by basic dikes with high contents of TiO2 (> 3%). Intermediate and acid dykes, which are found only in the São Sebastião Island and adjacent coast area were investigated by using neutron activation analysis (AAN), allowing determination of the concentrations of rare earth elements (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other compatible (Co and Sc) and incompatible trace elements (U, Th, Hf, Ta, Ba and Rb). The samples were also analyzed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS), permitting the comparison between the results obtained by the two methods. The isotope compositions of Sr, Nd and Pb were also determined in five representative samples. The data obtained by AAN indicate precision of up to 14% (most below 10%) and accuracy of up to 4%. The statistical comparison of AAN and ICP-MS data showed that the techniques provide statistically identical results for the vast majority of the analyzed elements. The differentiated dykes are chemically represented by lati-andesites (LTA), dacites (DAC) and riodacites (RC). Four LTA samples (Group 1) have geochemical similarities with Pitanga basaltic flows from Paraná Magmatic Province (PMP), although presenting Sr and Pb initial ratios slightly more radiogenic. The remaining LTA (Group 2) rocks are enriched in highly incompatible trace elements. The compositional gap between the most evolved LTA (Group 2) and the DAC and RC suggests that the evolution of this rocks is not compatible with fractional crystallization processes. Likewise the genesis of Chapecó-Ourinhos acid volcanic rocks from PMP, it is possible that the DAC and RC have been generated by melting of basalt material, which was trapped in crust-mantle discontinuity. The isotope ratios of the ESM dykes suggest that this basaltic material was generated by melting of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle source, due to ancient subduction processes, as proposed for the Mesozoic dykes from the Espinhaço Meridional (São Francisco Craton), whose isotope ratios are very similar. The differentiated magmas generated in this process would be affected by crustal contamination during their ascension, as also indicated by the Sr, Nd and Pb isotope compositions, requiring however, very specific characteristics for the contaminant.

Cintiladores inorgânicos com tempo de decaimento de luminescência rápido, densidade alta e boa produção de luz têm sido objeto de estudos para aplicações em física nuclear, física de energias altas, tomografia nuclear e outros campos da ciência e da engenharia. Cristais de cintilação baseados em iodeto de césio (Csl) são materiais que apresentam higroscopia relativamente baixa, número atômico alto, fácil manuseio e custo baixo, características que favorecem o seu uso como detectores de radiação. Neste trabalho descreve-se a obtenção de cristais Csl puro, Csl:Br e Csl:Pb, utilizando-se a técnica de Bridgman. A concentração do elemento dopante bromo (Br) foi estudada no intervalo de 1,5x10-1 M a 10-2 M e o elemento chumbo (Pb) no intervalo de 10-2 M a 5x10-4 M. Para avaliar os cintiladores desenvolvidos foram efetuadas medidas sistemáticas de emissão de luminescência e tempo de decaimento de luminescência para a radiação gama, ensaios de transmitância óptica, ensaios de microdureza Vickers, determinações da distribuição dos dopantes ao longo dos cristais crescidos e análise da resposta dos cristais à radiação gama no intervalo de energia de 350 keV a 1330 keV e partículas alfa provenientes de fonte de 241Am com energia de 5,54 MeV. Os resultados obtidos de tempo de decaimento de luminescência para os cristais CsI:Br e CsI:Pb, no intervalo de 13 ns a 19 ns, mostraram-se promissores para medidas de alta energia. O estudo de microdureza mostrou um aumento significativo em função da concentração dos elementos dopantes, quando comparado ao cristal Csl puro, melhorando desta forma a resistência mecânica dos cristais crescidos. A validade de utilização desses cristais como sensores de radiação para medidas de radiação gama e partículas alfa, pode ser demonstrada pelos resultados da resposta à radiação. / Inorganic scintillators with fast luminescence decay time, high density and high light output have been the object of studies for application in nuclear physics, high energy physics, nuclear tomography and other fields of science and engineering. Scintillation crystals based on cesium iodide (CsI) are matters with relatively low higroscopy, high atomic number, easy handling and low cost, characteristics that favor their use as radiation detectors. In this work, the growth of pure CsI crystals, CsI:Br and CsI:Pb, using the Bridgman technique, is described. The concentration of the bromine doping element (Br) was studied in the range of 1,5x10-1 M to 10-2 M and the lead (Pb) in the range of 10-2 M to 5x10-4 M. To evaluate the scintillators developed, systematic measurements were carried out for luminescence emission and luminescence decay time for gamma radiation, optical transmittance assays, Vickers micro-hardness assays, determination of the doping elements distribution along the grown crystals and analysis of crystals response to the gamma radiation in the energy range of 350 keV to 1330 keV and alpha particles from a 241Am source, with energy of 5.54 MeV. It was obtained 13 ns to 19 ns for luminescence decay time for CsI:Br and CsI:Pb crystals. These results were very promising. The results obtained for micro-hardness showed a significant increase in function of the doping elements concentration, when compared to the pure CsI crystal, increasing consequently the mechanical resistance of the grown crystals. The validity of using these crystals as radiation sensors may be seen from the results of their response to gamma radiation and alpha particles.

Foi desenvolvido um programa computacional escrito na linguagem de programação C++ denominado CALFRAC para quantificar o processo de cristalização fracionada em sistemas ígneos, utilizando para isso as concentrações dos elementos maiores, menores e traços. O algoritmo moderniza, torna mais eficiente e aprimora os programas publicados na literatura e possui a grande vantagem de poder calcular, automaticamente, todas as possíveis combinações de evolução das amostras envolvidas na diferenciação, além de associar aos cálculos os elementos-traço, os quais servem para confirmar os resultados sugeridos pelos ajustes dos elementos maiores e menores. O CALFRAC calcula a fração total subtraída do magma inicial e as frações referentes a cada mineral fracionado através do cálculo do balanço de massa, utilizando as concentrações de elementos maiores e menores, empregando os métodos de estimativa de máxima verossimilhança e dos multiplicadores de Lagrange para a resolução por mínimos quadrados, enquanto para os elementos-traço o programa utiliza a Equação de Rayleigh. Em ambos os casos a média dos erros percentuais relativos é usada como indicação das melhores evoluções. O programa CALFRAC foi aplicado na investigação da possibilidade de diferenciação por cristalização fracionada em amostras de soleiras de diabásio da Bacia do Paraná, que ocorrem nos municípios de Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva e Jaguariaíva (PR), as quais foram coletadas para essa finalidade. Nas 33 amostras coletadas foram realizadas determinações de elementos maiores, menores e traços, incluindo terras raras, empregando-se os métodos de Fluorescência de Raios X e Ativação Neutrônica. Os resultados fornecidos pelo programa foram insatisfatórios, não sendo possível estabelecer um percurso de diferenciação das rochas mais primitivas para as mais diferenciadas das intrusões, devido ao fato de que provavelmente muitas das amostras analisadas representam a mistura de magmas com porções contendo acumulação de fases minerais causada pelo próprio processo de cristalização fracionada in situ. / CALFRAC is a computer program written in C++ programming language developed to quantify fractional crystallization processes in igneous systems. Major, minor and trace element concentrations are used as input for calculations. The new algorithm enhances and makes the program more efficient than those published in the literature. Besides it is capable to automatically calculating all possible rock sample combinations involving differentiation by fractional crystallization process, using in addition trace element concentrations to corroborate the results obtained by the fitting of major and minor element abundances. CALFRAC calculates the total fraction subtracted from the original magma and the percentage of each fractionated mineral by solving least-squares mass balance equations based on major and minor element concentrations. The methods of maximum likelihood estimate and Lagrange multipliers are used to solve the equations, whereas for the quantification of trace elements the program uses the Rayleigh Equation. In both cases the mean relative percentage errors is used as an indication of the best results. The program CALFRAC was applied to investigate the possibility of differentiation by fractional crystallization of diabase samples from Paraná Basin sills, which outcrop nearby Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva and Jaguariaíva towns (PR). The 33 collected samples were analyzed for major, minor and trace elements, including rare earths, employing X-Ray Fluorescence and Neutron Activation methods. The program output was not satisfactory, since it was not possible to establish a differentiation sequence from the more primitive to the more differentiated rocks of the intrusions. This is probably due to the fact that many rock samples are the result of mixing of magmatic melts with mineral accumulation zones, which were formed by the in situ fractional crystallization process.

Este trabalho apresenta a caracterização geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb) das rochas subalcalinas diferenciadas dos diques do Enxame da Serra do Mar (ESM), localizado na costa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo constituído principalmente por diques básicos com altos teores de TiO2 (>3%). Os diques intermediários e ácidos, encontrados apenas na Ilha de São Sebastião e costa adjacente, foram submetidos à análise de elementos traços por ativação com nêutrons (AAN), que possibilitou a determinação de elementos terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros traços incompatíveis (U, Th, Hf, Ta, Ba e Rb), além de Co e Sc. As amostras foram também analisadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), que permitiu efetuar uma comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. Foram ainda determinadas as razões isotópicas de Sr, Nd e Pb em cinco amostras representativas. Os dados obtidos por AAN indicam precisão de até 14% (maioria abaixo de 10%) e exatidão de até 4%. A comparação estatística dos dados de AAN com ICP-MS mostrou que as técnicas fornecem resultados estatisticamente concordantes para a grande maioria dos elementos analisados. Os diques diferenciados são quimicamente representados por lati-andesitos (LTA), dacitos (DAC) e riodacitos (RC). Dentre os LTA observa-se um conjunto de 4 amostras (Grupo 1) com características geoquímicas semelhantes às rochas basálticas Pitanga da Província Magmática do Paraná (PMP), embora apresentem razões isotópicas iniciais de Sr e Pb mais radiogênicas. Os demais LTA (Grupo 2) apresentam enriquecimento significativo de elementos fortemente incompatíveis. Entre as rochas mais diferenciadas dos LTA (Grupo 2) e aquelas dos DAC e RC há lacunas composicionais, sugerindo que a evolução não ocorreu por cristalização fracionada. À semelhança da gênese das rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó-Ourinhos da PMP, é possível que os diques DAC e RC tenham sido originados por refusão de material de composição basáltica aprisionado na descontinuidade crosta-manto. As razões isotópicas dos diques do ESM sugerem que a gênese desse material basáltico envolveu fusão de manto litosférico subcontinental metassomatizado, conforme proposto para os diques mesozoicos do Espinhaço Meridional (Craton do São Francisco), que possuem composições isotópicas similares. Os magmas diferenciados gerados nesse processo podem ter sofrido contaminação crustal, conforme indicado também pelas composições isotópicas de Sr, Nd e Pb, requerendo, no entanto, um contaminante com características muito específicas. / The geochemical and isotopic (Sr-Nd-Pb) characterization of the subalkaline differentiated dykes from the Serra do Mar Swarm (ESM) is presented. These rocks are located at the coast of São Paulo and Rio de Janeiro states and are mainly composed by basic dikes with high contents of TiO2 (> 3%). Intermediate and acid dykes, which are found only in the São Sebastião Island and adjacent coast area were investigated by using neutron activation analysis (AAN), allowing determination of the concentrations of rare earth elements (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other compatible (Co and Sc) and incompatible trace elements (U, Th, Hf, Ta, Ba and Rb). The samples were also analyzed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS), permitting the comparison between the results obtained by the two methods. The isotope compositions of Sr, Nd and Pb were also determined in five representative samples. The data obtained by AAN indicate precision of up to 14% (most below 10%) and accuracy of up to 4%. The statistical comparison of AAN and ICP-MS data showed that the techniques provide statistically identical results for the vast majority of the analyzed elements. The differentiated dykes are chemically represented by lati-andesites (LTA), dacites (DAC) and riodacites (RC). Four LTA samples (Group 1) have geochemical similarities with Pitanga basaltic flows from Paraná Magmatic Province (PMP), although presenting Sr and Pb initial ratios slightly more radiogenic. The remaining LTA (Group 2) rocks are enriched in highly incompatible trace elements. The compositional gap between the most evolved LTA (Group 2) and the DAC and RC suggests that the evolution of this rocks is not compatible with fractional crystallization processes. Likewise the genesis of Chapecó-Ourinhos acid volcanic rocks from PMP, it is possible that the DAC and RC have been generated by melting of basalt material, which was trapped in crust-mantle discontinuity. The isotope ratios of the ESM dykes suggest that this basaltic material was generated by melting of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle source, due to ancient subduction processes, as proposed for the Mesozoic dykes from the Espinhaço Meridional (São Francisco Craton), whose isotope ratios are very similar. The differentiated magmas generated in this process would be affected by crustal contamination during their ascension, as also indicated by the Sr, Nd and Pb isotope compositions, requiring however, very specific characteristics for the contaminant.

Este trabalho é um estudo arqueométrico interdisciplinar envolvendo material cerâmico arqueológico da Amazônia Central, proveniente de dois sítios de grandes dimensões, Lago Grande e Osvaldo, na região de confluência dos rios Negro e Solimões. Procurou-se testar a hipótese de uma rede de trocas entre os antigos habitantes desses sítios, focando em trocas materiais e/ou tecnológicas. Essa hipótese tem implicações para teorias de ocupação da Amazônia Central pré-colonial que procuram relativizar o papel das dificuldades ambientais da floresta tropical como fator limitante para a emergência da complexidade social na região. A caracterização físico-química de fragmentos cerâmicos e argilas próximas aos sítios foi realizada por meio de: análise por ativação com nêutrons instrumental (INAA) para determinação da composição química elementar; espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) para determinação da temperatura de queima; difração de raios X (XRD) para determinação da composição mineralógica; e datação de cerâmicas por luminescência opticamente estimulada (OSL). Estudos mostraram que a área dos sítios foi ocupada por culturas produtoras das fases cerâmicas Manacapuru e Paredão, da Tradição Borda Incisa, em torno dos séculos V-X d.C. e VII-XII d.C., respectivamente. Os resultados de INAA foram analisados por métodos estatísticos multivariados, que possibilitaram definir dois grupos químicos de cerâmicas para cada sítio, para os quais não se observaram variações significativas na temperatura de queima e composição mineralógica. A partir do cruzamento com dados arqueológicos, a superposição entre pares de grupos foi interpretada como correlata da existência de uma rede de trocas pretérita, embora não tenha sido possível definir se ela teria ocorrido apenas entre Lago Grande e Osvaldo. Pelo contrário, sugeriu-se, pela comparação de dois grupos químicos de cerâmicas, que Lago Grande participava de uma rede mais extensa de trocas. / This thesis is an interdisciplinary archaeometric study involving archaeological ceramic material from two large archaeological sites in Central Amazon, namely Lago Grande and Osvaldo, on the confluence region of Negro and Solimões rivers. It was tested a hypothesis about the existence of an exchange network between the former inhabitants of those sites, focusing on material and/or technological exchange. That hypothesis has implications for archaeological theories of human occupation of the pre-colonial Central Amazon, which try to relativise the role of ecological difficulties of the tropical forest as a limiting factor for the emergence of social complexity in the region. The physical-chemical characterization of potsherds and clay samples near the sites was carried out by: instrumental neutron activation analysis (INAA) to determine the elemental chemical composition; electron paramagnetic resonance (EPR) to determine the firing temperature; X-ray diffraction (XRD) to determine the mineralogical composition; and dating by optically stimulated luminescence (OSL). Previous studies showed that Osvaldo and Lago Grande were occupied by people which produced pottery classified in the Manacapuru and Paredão phases, subclasses of the Incised Rim Tradition, around the 5-10th and 7-12th centuries BC, respectively. INAA results were analyzed by multivariate statistical methods, whereby two chemical groups of pottery were defined for each archaeological site. Significant variation in firing temperatures and mineralogical composition were not identified for such groups. By integration of the results with archaeological data, the superposition between pairs of chemical groups was interpreted as a correlate of an ancient exchange network, although it was not possible to define if it existed exclusively between Lago Grande and Osvaldo. On the contrary, it was suggested that Lago Grande participated in a more extensive exchange network by comparison of two chemical groups.

Este trabalho é um estudo arqueométrico interdisciplinar envolvendo material cerâmico arqueológico da Amazônia Central, proveniente de dois sítios de grandes dimensões, Lago Grande e Osvaldo, na região de confluência dos rios Negro e Solimões. Procurou-se testar a hipótese de uma rede de trocas entre os antigos habitantes desses sítios, focando em trocas materiais e/ou tecnológicas. Essa hipótese tem implicações para teorias de ocupação da Amazônia Central pré-colonial que procuram relativizar o papel das dificuldades ambientais da floresta tropical como fator limitante para a emergência da complexidade social na região. A caracterização físico-química de fragmentos cerâmicos e argilas próximas aos sítios foi realizada por meio de: análise por ativação com nêutrons instrumental (INAA) para determinação da composição química elementar; espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) para determinação da temperatura de queima; difração de raios X (XRD) para determinação da composição mineralógica; e datação de cerâmicas por luminescência opticamente estimulada (OSL). Estudos mostraram que a área dos sítios foi ocupada por culturas produtoras das fases cerâmicas Manacapuru e Paredão, da Tradição Borda Incisa, em torno dos séculos V-X d.C. e VII-XII d.C., respectivamente. Os resultados de INAA foram analisados por métodos estatísticos multivariados, que possibilitaram definir dois grupos químicos de cerâmicas para cada sítio, para os quais não se observaram variações significativas na temperatura de queima e composição mineralógica. A partir do cruzamento com dados arqueológicos, a superposição entre pares de grupos foi interpretada como correlata da existência de uma rede de trocas pretérita, embora não tenha sido possível definir se ela teria ocorrido apenas entre Lago Grande e Osvaldo. Pelo contrário, sugeriu-se, pela comparação de dois grupos químicos de cerâmicas, que Lago Grande participava de uma rede mais extensa de trocas. / This thesis is an interdisciplinary archaeometric study involving archaeological ceramic material from two large archaeological sites in Central Amazon, namely Lago Grande and Osvaldo, on the confluence region of Negro and Solimões rivers. It was tested a hypothesis about the existence of an exchange network between the former inhabitants of those sites, focusing on material and/or technological exchange. That hypothesis has implications for archaeological theories of human occupation of the pre-colonial Central Amazon, which try to relativise the role of ecological difficulties of the tropical forest as a limiting factor for the emergence of social complexity in the region. The physical-chemical characterization of potsherds and clay samples near the sites was carried out by: instrumental neutron activation analysis (INAA) to determine the elemental chemical composition; electron paramagnetic resonance (EPR) to determine the firing temperature; X-ray diffraction (XRD) to determine the mineralogical composition; and dating by optically stimulated luminescence (OSL). Previous studies showed that Osvaldo and Lago Grande were occupied by people which produced pottery classified in the Manacapuru and Paredão phases, subclasses of the Incised Rim Tradition, around the 5-10th and 7-12th centuries BC, respectively. INAA results were analyzed by multivariate statistical methods, whereby two chemical groups of pottery were defined for each archaeological site. Significant variation in firing temperatures and mineralogical composition were not identified for such groups. By integration of the results with archaeological data, the superposition between pairs of chemical groups was interpreted as a correlate of an ancient exchange network, although it was not possible to define if it existed exclusively between Lago Grande and Osvaldo. On the contrary, it was suggested that Lago Grande participated in a more extensive exchange network by comparison of two chemical groups.