FREIRE JÚNIOR, José Gervásio. Estudo faciológico e geoquímico dos evaporitos do membro ipubi (formação santana) nas minas Pedra Branca e Conceição Preta, município de Santana do Carirí - Ceará. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em geologia)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-03T20:09:22Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jgfreirejunior.pdf: 9250884 bytes, checksum: 04e39aaeabac5cfafccf7b3224caff97 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T19:20:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jgfreirejunior.pdf: 9250884 bytes, checksum: 04e39aaeabac5cfafccf7b3224caff97 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T19:20:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jgfreirejunior.pdf: 9250884 bytes, checksum: 04e39aaeabac5cfafccf7b3224caff97 (MD5) Previous issue date: 2013 / This work aims to study the genetic and paleo Ipubi member of the Santana Formation, mines Pedra Branca and Preta Conception, in the municipality of Santana do Cariri, situated in the Araripe, the southern portion of the state of Ceará. The methodology used was a survey of stratigraphic sections in mines and facies description, using Petrographic Description, X-ray Diffraction and X-Ray Fluorescence At work, were identified in petrographic analyzes the evaporite sequence undergoes the processes of diagenesis of anhydrite to gypsum almost complete, the analysis of X-ray diffraction showed that the clay minerals in the unit are well trained and consist of nontronite and saponite, already analysis of evaporitic rocks showed the predominance of CaSO4.2H20 (gypsum). For tests of X-ray Fluorescence, clay minerals are composed of SiO2, F2O3, Al2O3 and CaO, preliminarily. The unit was divided and two sets facies analysis: composition of pelitic and gipsitico interspersed, where the pelitic facies is composed of shale, marl and limestone, gypsum facies gipsitico by white, gray and brown, with crystals in rosettes, with mass and fibrous habit . Been proposed to drive the paleoenvironment of the deposit would be the trainer of evaporitic lagoons, with no influence or marine waters and the genesis for a deposit as type sabkhas. / Este trabalho tem como objetivo o estudo da genética e o paleoambiente do membro Ipubi da Formação Santana, nas minas Pedra Branca e Conceição Preta, no município de Santana do Cariri, situado na Chapada do Araripe, porção Sul do estado do Ceará. A metodologia utilizada foi o levantamento de seções estratigráficas nas minas e a descrição faciólogica, com o uso de Descrição Petrográfica, Difração de Raios X e Fluorescência de Raios X. No trabalho, foram identificadas nas analises petrográficas que a sequência evaporítica sofre o processos de diagênese de anidrita para gipsita quase que completo, as análise da Difração de Raios X evidenciaram que os argilominerais presentes na unidade são bem formados e constituídos por Nontronita e Saponita, já analise das rochas evaporíticas evidenciaram a predominância de CaSO4.2H20 (gipsita). Para os ensaios de Fluorescência de Raios X, os argilominerais são compostos por SiO2, F2O3, Al2O3 e CaO, preliminarmente. A unidade foi divida e dois conjuntos faciológicos: de composição pelítico e gipsitico intercalados, onde o fácies pelítico é composto por folhelhos, margas e calcário, o fácies gipsitico por gipsita branca, cinza e marrom, com cristais em roseta, com hábito maciço e fibroso. Foram propostos para a unidade que o Paleoambiente formador do deposito seria o de lagunas evaporíticas, com influência ou não de águas marinhas e a gênese para um deposito como sendo do tipo sabkhas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho tem como objetivo o estudo da genÃtica e o paleoambiente do membro Ipubi da FormaÃÃo Santana, nas minas Pedra Branca e ConceiÃÃo Preta, no municÃpio de Santana do Cariri, situado na Chapada do Araripe, porÃÃo Sul do estado do CearÃ. A metodologia utilizada foi o levantamento de seÃÃes estratigrÃficas nas minas e a descriÃÃo faciÃlogica, com o uso de DescriÃÃo PetrogrÃfica, DifraÃÃo de Raios X e FluorescÃncia de Raios X. No trabalho, foram identificadas nas analises petrogrÃficas que a sequÃncia evaporÃtica sofre o processos de diagÃnese de anidrita para gipsita quase que completo, as anÃlise da DifraÃÃo de Raios X evidenciaram que os argilominerais presentes na unidade sÃo bem formados e constituÃdos por Nontronita e Saponita, jà analise das rochas evaporÃticas evidenciaram a predominÃncia de CaSO4.2H20 (gipsita). Para os ensaios de FluorescÃncia de Raios X, os argilominerais sÃo compostos por SiO2, F2O3, Al2O3 e CaO, preliminarmente. A unidade foi divida e dois conjuntos faciolÃgicos: de composiÃÃo pelÃtico e gipsitico intercalados, onde o fÃcies pelÃtico à composto por folhelhos, margas e calcÃrio, o fÃcies gipsitico por gipsita branca, cinza e marrom, com cristais em roseta, com hÃbito maciÃo e fibroso. Foram propostos para a unidade que o Paleoambiente formador do deposito seria o de lagunas evaporÃticas, com influÃncia ou nÃo de Ãguas marinhas e a gÃnese para um deposito como sendo do tipo sabkhas / This work aims to study the genetic and paleo Ipubi member of the Santana Formation, mines Pedra Branca and Preta Conception, in the municipality of Santana do Cariri, situated in the Araripe, the southern portion of the state of CearÃ. The methodology used was a survey of stratigraphic sections in mines and facies description, using Petrographic Description, X-ray Diffraction and X-Ray Fluorescence At work, were identified in petrographic analyzes the evaporite sequence undergoes the processes of diagenesis of anhydrite to gypsum almost complete, the analysis of X-ray diffraction showed that the clay minerals in the unit are well trained and consist of nontronite and saponite, already analysis of evaporitic rocks showed the predominance of CaSO4.2H20 (gypsum). For tests of X-ray Fluorescence, clay minerals are composed of SiO2, F2O3, Al2O3 and CaO, preliminarily. The unit was divided and two sets facies analysis: composition of pelitic and gipsitico interspersed, where the pelitic facies is composed of shale, marl and limestone, gypsum facies gipsitico by white, gray and brown, with crystals in rosettes, with mass and fibrous habit . Been proposed to drive the paleoenvironment of the deposit would be the trainer of evaporitic lagoons, with no influence or marine waters and the genesis for a deposit as type sabkhas.

A presente tese tem por objetivo contribuir para o conhecimento do comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso. O maior interesse é fornecer argumentos convincentes sobre os mecanismos físicos responsáveis pelas deformações lentas observadas em algumas escavações subterrâneas realizadas em maciços dessas rochas na Europa, aspecto este que hoje está bastante confuso e escassamente estudado. A hipótese central desta pesquisa é que o comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso deve-se parcial e/ou totalmente às propriedades reológicas (fluência) e não exclusivamente a expansão decorrente da transformação anidrita – gipso como a maioria dos autores sustenta. Este problema será analisado a partir de uma perspectiva experimental através de ensaios específicos. Os ensaios de expansão axial livre em rochas de anidrita permitiram concluir que quando submersas em água destilada, experimentam diminuição de volume por dissolução. Já as amostras de anidrita em contato com solução saturada em 'CA'SO IND.4' mostram uma relação não linear entre deformação axial e o tempo indicando uma taxa de expansão que decresce com o tempo. As taxas de expansão axial variam entre 0,3 e 2,4%/ano. A novidade é que esta expansão se deve à deposição de uma camada contínua formada por neocristais de gipso e não a expansão por hidratação da anidrita como acontece com os argilominerais. O mecanismo de transformação consiste na dissolução da anidrita e posterior precipitação do gipso em condições de sobre-saturação da solução. A transformação mineralógica acontece, na natureza, em condições propícias de temperatura e saturação da solução com íons 'CA POT.2+' e 'SO IND.4'POT.2-'. Propõe-se uma teoria alternativa sobre deformações lentas de maciços sulfáticos baseada na força de cristalização decorrente da deposição de cristais de gipso nas juntas do maciço rochoso. Propõe-se utilizar as formulações termodinâmicas propostas para expansão de concretos por crescimento de etringita e gipso. Os ensaios de fluência uniaxial sob compressão axial constante mostram que ambos os tipos de rochas sulfáticas apresentam comportamentos elasto-visco-plásticos e taxas de deformação axial e lateral da ordem de '10 POT.-12' a '10 POT.-10' 'S POT.-1'. A deflagração da fluência secundária acontece sob tensões de 4 – 6 MPa para gipsitas e de 25 – 40 MPa para anidritas. As análises sobre os possíveis mecanismos de deformação por fluência foram inconsistentes e nenhuma conclusão definitiva foi atingida. Aparentemente a baixas tensões atuariam mecanismos de difusão e dissolução por pressão. A tensões intermediárias dominariam mecanismos de deslocamentos intra e intercristalinos e a altas tensões as rochas deformariam por propagação de microfissuramento. Ensaios de fluência acoplados a sensores de emissão acústica mostram a manifestação de eventos microssísmicos que usualmente se atribuem à propagação de microfraturas mas que podem dever-se a outros mecanismos. Tanto as taxas de expansão axial como de fluência são compatíveis com as taxas de convergência medidas em algumas obras subterrâneas escavadas em maciços sulfáticos, verificando a hipótese central da pesquisa / The purpose of this thesis is to contribute for the knowledge of time-dependent behavior of sulfatic rocks of anhydrite and gypsum. Emphasis is given to provide straightforward arguments about physical mechanisms responsible for creep observed in some underground excavations in those rocks in Europe. Explanation for this phenomena is not clear yet and studies about them are still scarce. The backbone idea behind this research is that the time-dependent behavior of anhydrite and gypsum is totally or at least partially due to rheological properties, and not exclusively due to swelling resulting from the anhydritegypsum transformation. This problem was investigated experimentally with specific tests. Free swelling tests on anhydrite led to the conclusion that when immersed into distilled water, volume decrease due to dissolution is observed. Anhydrite samples in contact with a saturated solution of 'CA'SO IND.4' present a nonlinear relationship between axial strain and time, indicating swelling rate decreasing with time. Axial swelling rates vary between 0,3% and 2,4%/year. The new concept is that this swelling is due to the deposition of a continuous layer of gypsum composed by gypsum neo-crystals, and not due to hydration swelling of anhydrite, a usual with clay minerals. The transformation mechanism consists of anhydrite dissolution and later precipitation of gypsum under over-saturation condition of the solution. The mineralogical transformation takes place in nature under favorable conditions of temperature and solution saturation with 'CA POT.2+' and 'SO IND.4'POT.2-' ions. An alternative theory is proposed about creep of sulfatic rock masses based on crystallization forces resulting from the deposition of gypsum crystals in the rock masses joints. The use of thermodynamic formulations is proposed for concrete swelling due to the growth of ettringite and gypsum. Uniaxial compression creep tests show that both types of sulfatic rocks present elasto-visco-plastic behavior and axial and lateral strain rates of the order of '10 POT.-12' to '10 POT.-10' 'S POT.-1'. Triggering of secondary creep takes places under stresses of the order of 4 – 6 MPa for gypsum and 25 – 40 MPa for anhydrite. The analyses about the possible creep mechanisms were not consistent and no definite conclusion has been reached get. Apparently under low stresses diffusion and pressure dissolution mechanism dominate. Under intermediate stresses, intra- and inter crystalline displacement mechanisms seem to dominate, and under high stresses rock deform due to microcrack propagation. Creep tests monitored with acoustic emission devices show the occurrence of microseismic events attributed to microcrack propagation. Both axial swelling and creep rock are compatible with convergence rocks measured in some underground works excavated in sulfatic rock masses, following the central idea of this thesis

A presente tese tem por objetivo contribuir para o conhecimento do comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso. O maior interesse é fornecer argumentos convincentes sobre os mecanismos físicos responsáveis pelas deformações lentas observadas em algumas escavações subterrâneas realizadas em maciços dessas rochas na Europa, aspecto este que hoje está bastante confuso e escassamente estudado. A hipótese central desta pesquisa é que o comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso deve-se parcial e/ou totalmente às propriedades reológicas (fluência) e não exclusivamente a expansão decorrente da transformação anidrita – gipso como a maioria dos autores sustenta. Este problema será analisado a partir de uma perspectiva experimental através de ensaios específicos. Os ensaios de expansão axial livre em rochas de anidrita permitiram concluir que quando submersas em água destilada, experimentam diminuição de volume por dissolução. Já as amostras de anidrita em contato com solução saturada em 'CA'SO IND.4' mostram uma relação não linear entre deformação axial e o tempo indicando uma taxa de expansão que decresce com o tempo. As taxas de expansão axial variam entre 0,3 e 2,4%/ano. A novidade é que esta expansão se deve à deposição de uma camada contínua formada por neocristais de gipso e não a expansão por hidratação da anidrita como acontece com os argilominerais. O mecanismo de transformação consiste na dissolução da anidrita e posterior precipitação do gipso em condições de sobre-saturação da solução. A transformação mineralógica acontece, na natureza, em condições propícias de temperatura e saturação da solução com íons 'CA POT.2+' e 'SO IND.4'POT.2-'. Propõe-se uma teoria alternativa sobre deformações lentas de maciços sulfáticos baseada na força de cristalização decorrente da deposição de cristais de gipso nas juntas do maciço rochoso. Propõe-se utilizar as formulações termodinâmicas propostas para expansão de concretos por crescimento de etringita e gipso. Os ensaios de fluência uniaxial sob compressão axial constante mostram que ambos os tipos de rochas sulfáticas apresentam comportamentos elasto-visco-plásticos e taxas de deformação axial e lateral da ordem de '10 POT.-12' a '10 POT.-10' 'S POT.-1'. A deflagração da fluência secundária acontece sob tensões de 4 – 6 MPa para gipsitas e de 25 – 40 MPa para anidritas. As análises sobre os possíveis mecanismos de deformação por fluência foram inconsistentes e nenhuma conclusão definitiva foi atingida. Aparentemente a baixas tensões atuariam mecanismos de difusão e dissolução por pressão. A tensões intermediárias dominariam mecanismos de deslocamentos intra e intercristalinos e a altas tensões as rochas deformariam por propagação de microfissuramento. Ensaios de fluência acoplados a sensores de emissão acústica mostram a manifestação de eventos microssísmicos que usualmente se atribuem à propagação de microfraturas mas que podem dever-se a outros mecanismos. Tanto as taxas de expansão axial como de fluência são compatíveis com as taxas de convergência medidas em algumas obras subterrâneas escavadas em maciços sulfáticos, verificando a hipótese central da pesquisa / The purpose of this thesis is to contribute for the knowledge of time-dependent behavior of sulfatic rocks of anhydrite and gypsum. Emphasis is given to provide straightforward arguments about physical mechanisms responsible for creep observed in some underground excavations in those rocks in Europe. Explanation for this phenomena is not clear yet and studies about them are still scarce. The backbone idea behind this research is that the time-dependent behavior of anhydrite and gypsum is totally or at least partially due to rheological properties, and not exclusively due to swelling resulting from the anhydritegypsum transformation. This problem was investigated experimentally with specific tests. Free swelling tests on anhydrite led to the conclusion that when immersed into distilled water, volume decrease due to dissolution is observed. Anhydrite samples in contact with a saturated solution of 'CA'SO IND.4' present a nonlinear relationship between axial strain and time, indicating swelling rate decreasing with time. Axial swelling rates vary between 0,3% and 2,4%/year. The new concept is that this swelling is due to the deposition of a continuous layer of gypsum composed by gypsum neo-crystals, and not due to hydration swelling of anhydrite, a usual with clay minerals. The transformation mechanism consists of anhydrite dissolution and later precipitation of gypsum under over-saturation condition of the solution. The mineralogical transformation takes place in nature under favorable conditions of temperature and solution saturation with 'CA POT.2+' and 'SO IND.4'POT.2-' ions. An alternative theory is proposed about creep of sulfatic rock masses based on crystallization forces resulting from the deposition of gypsum crystals in the rock masses joints. The use of thermodynamic formulations is proposed for concrete swelling due to the growth of ettringite and gypsum. Uniaxial compression creep tests show that both types of sulfatic rocks present elasto-visco-plastic behavior and axial and lateral strain rates of the order of '10 POT.-12' to '10 POT.-10' 'S POT.-1'. Triggering of secondary creep takes places under stresses of the order of 4 – 6 MPa for gypsum and 25 – 40 MPa for anhydrite. The analyses about the possible creep mechanisms were not consistent and no definite conclusion has been reached get. Apparently under low stresses diffusion and pressure dissolution mechanism dominate. Under intermediate stresses, intra- and inter crystalline displacement mechanisms seem to dominate, and under high stresses rock deform due to microcrack propagation. Creep tests monitored with acoustic emission devices show the occurrence of microseismic events attributed to microcrack propagation. Both axial swelling and creep rock are compatible with convergence rocks measured in some underground works excavated in sulfatic rock masses, following the central idea of this thesis