A comunidade científica tem presenciado um avanço na modelagem geoquímica para ambientes naturais e hipotéticos. Este desenvolvimento está relacionado com técnicas numéricas capazes de solucionar problemas matemáticos complexos, bem como a melhoria da capacidade de cálculo dos computadores. Embora os conceitos fundamentais da modelagem química tenham evoluído com o tempo, a modelagem geoquímica teve início na década de 60, com os esforços pioneiros de pesquisadores como Garrels et al., (1967) e Helgesson 1967a, 1967b; Helgesson et al., (1968). Devido à complexidade e a escala de tempo envolvido nas reações em ambientes geológicos, não é possível reproduzir em escala laboratorial o comportamento da maioria dos sistemas geoquímicos. A modelagem numérica geoquímica pode ser usada para interpretar e prever os processos que envolvem escalas de tempo não alcançadas em experimentos de laboratório. Embora não seja um substituto para o experimento, a modelagem é uma ferramenta valiosa que pode ser usada para fazer a ligação entre experimentos de laboratório, observações de campo e o comportamento em longo prazo de sistemas geoquímicos. A modelagem geoquímica é uma ferramenta utilizada para simplificar as reações diagenéticas existentes em ambientes deposicionais. A aplicação direta da modelagem geoquímica está aliada com as características estratigráficas e petrográficas da bacia sedimentar. Desta forma, procura-se apresentar um arcabouço com o objetivo de adequar a interpretação exploratória segundo a visão da estratigrafia de sequências, a partir da integração entre sísmica, perfis elétricos, dados de poços e paleontologia. O reservatório selecionado para este estudo está situado na província de domos de sal da Bacia do Espírito Santo, na altura da Foz do Rio Doce, respectivamente a cerca de 40 km da costa. O intervalo corresponde à Formação Urucutuca, constituída por lutitos e arenitos depositados em complexos sistemas de canais entrelaçados, na base do talude, ao longo de calhas geradas pelo diapirismo de sal. As simulações foram destinadas a modelar o efeito da incursão de salmouras, provenientes das proximidades do domo de sal, no reservatório durante a fase de mesodiagênese termobárica. Para formulação do modelo conceitual e configurar as simulações, dados petrográficos simplificados, considerando as fases minerais mais relevantes, foram utilizados para reconstituir as composições dos arenitos durante cada fase da história diagenética. A temperatura utilizada nas simulações é baseada na evolução da história térmica e de soterramento dos reservatórios. Composições de águas dos poços analisadas em laboratório desempenharão o papel das salmouras nos modelos. Para os dados de composição mineralógica dos lutitos e de composição química da provável água de formação, deslocada pela incursão da salmoura, foram utilizadas as informações disponíveis de um provável análogo, os reservatórios turbidíticos da Bacia do Golfo do México. Para a modelagem geoquímica foram utilizados os softwares Geochemist's Workbench – GWB® (Bethke, 2002), TOUGHREACT (Xu & Pruess 1998; Pruess, 1991; Sonnenthal et al., 1998, 2000, 2001; Spycher et al., 2003a; PETRASIM 5) e PRHEEQC (Parkhurst et al., 1999). Os resultados mostram que os lutitos comportam-se como um sistema de interação rocha-fluido dominado pelos minerais, ao contrário dos arenitos, onde os fluidos dominam basicamente devido à diferença de tamanho dos grãos e, portanto de superfície específica para as reações. As simulações executadas revelaram o potencial dos simuladores em modelar situações complexas da diagênese de reservatórios turbidíticos clásticos, bem como a necessidade de integrar dinamicamente a diagênese dos lutitos associados com a dos arenitos para que se possa alcançar resultados coerentes com os padrões diagenéticos reais.

As atividades de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil têm se tornado mais intensas ao longo desta última década, apresentando uma tendência de avanço em direção a ambientes de maior profundidade, onde se localizam grande parte das reservas de óleo já comprovadas. Os processos de exploração e produção de petróleo e gás apresentam muitas etapas com considerável potencial gerador de impactos ao meio ambiente, entre elas, a perfuração de poços exploratórios marítimos, objeto do presente estudo. Este estudo originou-se do Projeto MAPEM – Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Profundas), do qual foram utilizados os dados analisados nesta dissertação. O monitoramento foi realizado visando avaliar os efeitos da perfuração do poço Eagle, localizado em talude continental, região norte da Bacia de Campos, Brasil, próximo ao limite entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, a 902 metros de profundidade. Foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região de entorno da atividade, em 48 estações de monitoramento e 6 estações de controle, durante os cruzeiros oceanográficos realizados um mês antes, um mês após e um ano após a perfuração. As análises dos sedimentos geraram informações sobre sua composição granulométrica, mineralógica (argilominerais e carbonato de cálcio) e química (hidrocarbonetos e metais), e foram comparadas em sua variação espacial (área de monitoramento/estações de controle) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos). A variação temporal foi abordada de três maneiras distintas, onde o Cruzeiro I representou o background da área, a variação do Cruzeiro I para o II representou o impacto sobre a área de monitoramento e na variação do Cruzeiro II para o III, buscou-se evidências de recuperação da área monitorada com tendência de retorno às suas características iniciais O background da área definiu os níveis médios de todas variáveis analisadas, identificando, além de teores naturais para alguns dos componentes dos sedimentos, sinais de contaminação de origem antrópica, principalmente de As, Pb e hidrocarbonetos petrogênicos (n-alcanos) e pirogênicos (aromáticos). Na perfuração do poço Eagle foi utilizado fluido de base aquosa (FBA) e fluido de base sintética (FBS), dos quais se buscou identificar as áreas de influência e as alterações causadas nos sedimentos. Identificou-se a ocorrência de um fluxo gravitacional de massa, no período entre o Cruzeiro I e a perfuração, restrito ao cânion submarino que cruza a área de monitoramento, do qual também foi avaliada a influência sobre a composição dos sedimentos. A influência do FBA (indicada pelos teores de bário) estendeu-se por uma grande área, apresentando maiores concentrações nas estações próximas do poço. A área de influência do FBS (indicada pelos n-alcanos entre C14 e C22) apresentou distribuição mais restrita, em duas manchas, uma a norte e outra a oeste do poço. Além dos n-alcanos, foi identificado aumento dos teores de bário, UCM (mistura complexa não resolvida), fluoreno e acenaftaleno. O fluxo gravitacional de massa causou elevações na proporção de areia das estações do cânion submarino e redução do carbono orgânico. Efetivamente pode se concluir que a atividade de perfuração exerceu influência significativa nas propriedades químicas dos sedimentos, contudo, de improvável efeito tóxico sobre a biota. Pode-se concluir também que ocorreu recuperação da área, após o período de um ano, por redução das concentrações médias de algumas variáveis e sinais de reposição de n-alcanos naturais, porém não foi possível a identificação de degradação do material sintético utilizado no FBS.

A comunidade científica tem presenciado um avanço na modelagem geoquímica para ambientes naturais e hipotéticos. Este desenvolvimento está relacionado com técnicas numéricas capazes de solucionar problemas matemáticos complexos, bem como a melhoria da capacidade de cálculo dos computadores. Embora os conceitos fundamentais da modelagem química tenham evoluído com o tempo, a modelagem geoquímica teve início na década de 60, com os esforços pioneiros de pesquisadores como Garrels et al., (1967) e Helgesson 1967a, 1967b; Helgesson et al., (1968). Devido à complexidade e a escala de tempo envolvido nas reações em ambientes geológicos, não é possível reproduzir em escala laboratorial o comportamento da maioria dos sistemas geoquímicos. A modelagem numérica geoquímica pode ser usada para interpretar e prever os processos que envolvem escalas de tempo não alcançadas em experimentos de laboratório. Embora não seja um substituto para o experimento, a modelagem é uma ferramenta valiosa que pode ser usada para fazer a ligação entre experimentos de laboratório, observações de campo e o comportamento em longo prazo de sistemas geoquímicos. A modelagem geoquímica é uma ferramenta utilizada para simplificar as reações diagenéticas existentes em ambientes deposicionais. A aplicação direta da modelagem geoquímica está aliada com as características estratigráficas e petrográficas da bacia sedimentar. Desta forma, procura-se apresentar um arcabouço com o objetivo de adequar a interpretação exploratória segundo a visão da estratigrafia de sequências, a partir da integração entre sísmica, perfis elétricos, dados de poços e paleontologia. O reservatório selecionado para este estudo está situado na província de domos de sal da Bacia do Espírito Santo, na altura da Foz do Rio Doce, respectivamente a cerca de 40 km da costa. O intervalo corresponde à Formação Urucutuca, constituída por lutitos e arenitos depositados em complexos sistemas de canais entrelaçados, na base do talude, ao longo de calhas geradas pelo diapirismo de sal. As simulações foram destinadas a modelar o efeito da incursão de salmouras, provenientes das proximidades do domo de sal, no reservatório durante a fase de mesodiagênese termobárica. Para formulação do modelo conceitual e configurar as simulações, dados petrográficos simplificados, considerando as fases minerais mais relevantes, foram utilizados para reconstituir as composições dos arenitos durante cada fase da história diagenética. A temperatura utilizada nas simulações é baseada na evolução da história térmica e de soterramento dos reservatórios. Composições de águas dos poços analisadas em laboratório desempenharão o papel das salmouras nos modelos. Para os dados de composição mineralógica dos lutitos e de composição química da provável água de formação, deslocada pela incursão da salmoura, foram utilizadas as informações disponíveis de um provável análogo, os reservatórios turbidíticos da Bacia do Golfo do México. Para a modelagem geoquímica foram utilizados os softwares Geochemist's Workbench – GWB® (Bethke, 2002), TOUGHREACT (Xu & Pruess 1998; Pruess, 1991; Sonnenthal et al., 1998, 2000, 2001; Spycher et al., 2003a; PETRASIM 5) e PRHEEQC (Parkhurst et al., 1999). Os resultados mostram que os lutitos comportam-se como um sistema de interação rocha-fluido dominado pelos minerais, ao contrário dos arenitos, onde os fluidos dominam basicamente devido à diferença de tamanho dos grãos e, portanto de superfície específica para as reações. As simulações executadas revelaram o potencial dos simuladores em modelar situações complexas da diagênese de reservatórios turbidíticos clásticos, bem como a necessidade de integrar dinamicamente a diagênese dos lutitos associados com a dos arenitos para que se possa alcançar resultados coerentes com os padrões diagenéticos reais.

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais, Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Anderson Gamarano (andersongamarano@hotmail.com) on 2015-11-10T13:46:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_MapeamentoGeoquímicoEstabelecimento.pdf: 42694228 bytes, checksum: 0bbf4397c39cc2fe4670e5dbbfa62525 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-11-12T13:19:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_MapeamentoGeoquímicoEstabelecimento.pdf: 42694228 bytes, checksum: 0bbf4397c39cc2fe4670e5dbbfa62525 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-12T13:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_MapeamentoGeoquímicoEstabelecimento.pdf: 42694228 bytes, checksum: 0bbf4397c39cc2fe4670e5dbbfa62525 (MD5) Previous issue date: 2015 / O mapeamento geoquímico e a determinação de valores de referência vem obtendo uma crescente importância nos últimos anos, pois contribuem para o tripé de desenvolvimento sustentável (saúde, meio ambiente e economia) de um país. A confecção destes mapas contribui para a localização espacial de áreas com anomalias permitindo a identificação das suas prinicipais fontes, ao passo que a determinação dos valores de referência também é fundamental para distinguir os valores considerados padrão para uma determinada área das anomalias, bem como avaliar a extensão da poluição de uma mesma área. Neste trabalho, o mapeamento geoquímico de alta densidade com os respectivos valores de referência são apresentados, ambos com enfoque ambiental. Foram coletadas 541 amostras de sedimentos de corrente em todo o Quadrilátero Ferrífero, proporcionando uma densidade de amostragem de 1 amostra para cada 13 km2. Para determinar os valores de referência foram testadas diferentes metodologias, a saber: média +2 desvio padrão, mediana +2 MAD, boxplot UIF, análise fractal, análise espacial e as metodologias associadas. Para confecção dos mapas geoquímicos foi utilizada a técnica de interpolação denominada inverso da distância ponderada (IDW). Os resultados indicam que as técnicas mais antigas de determinação de valores de referência, a Média + 2x desvio padrão e a Mediana + 2x MAD não são efetivas para a separação das anomalias, pois superestimam ou subestimam a faixa de referência. As metodologias Análise fractal e Boxplot UIF apresentaram, para a grande maioria dos elementos, valores bem próximos, confirmando que o intervalo de referência está correto e, demonstrando que ambas são as mais adequadas para ambientes geológicos complexos. Contudo, o Cu, Fe, Pb e Ti apresentaram valores 30 a 46% discrepantes entre as metodologias. No entanto, observou-se que os valores obtidos via Análise fractal demonstraram ser mais condizentes com a distribuição espacial dos elementos, além de ter apresentado os outliers em locais onde notadamente são observados impactos ambientais significativos ou a presença de litotipos ricos no elemento. Com relação aos mapas geoquímicos, observou-se que 72 a 78% da área do QF não apresenta anomalias para os elementos estudados e estes valores podem ser considerados como o background litológico, cerca de 15 a 24% da área estudada apresenta anomalias que podem ser atribuídas tanto aos tipos de rocha aflorantes quanto à influência antrópica, os quais podem ser enquadrados como altos valores de referência, e 2 – 12% do total da área apresentam valores anômalos que são considerados outliers, sendo relacionados com a a interferência humana, principalmente com a mineração. Este primeiro mapeamento geoquímico da alta densidade feito no QF permitiu delinear um controle efetivo da litologia na composição química dos sedimentos, estabelecer um padrão de comportamento bem definido para cada tipo de rocha, o que permitiu a detecção de anomalias ocorridas em função da ação antrópica. Além disso, demonstrou espacialmente quais comunidades, cidades e bacias hidrográficas estão expostas a riscos ambientais e por isso necessitam ser monitoradas e protegidas. ________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The geochemical mapping and determination of reference values received increasing importance in recent years, because contribute to sustainable development tripod (health, environment and economy) of a country. These maps contributes to the spatial location of areas with anomalous concentrations allowing the identification of their major sources, whereas the determination of reference values is also essential to distinguish the normal values from anomalies and to assess the extent of pollution a certain area. Here, results from a high-density geochemical mapping and derived related reference values are presented, both with environmental focus. 541 stream sediment samples have been collected across the Iron Quadrangle, Brazil, with a density of 1 sample per 13 km2. To determine the reference values were tested different methodologies: mean + 2x standard deviation, median + 2x MAD, boxplot UIF, fractal analysis, spatial analysis and associated methodologies. Geochemical maps were compiled using the inverse distance weighted (lDW) interpolation method. The results shows that the most ancient techniques for determination of reference values , the mean + 2x standard deviation and median + 2x MAD are not effective to distinguished normal concentrations from anomalies because overestimate or underestimate the reference range. The fractal analysis and Boxplot UIF show, for most of the elements, very close values, confirming that the reference range is correct, demonstrating that both are the most appropriate for complex geological environments. However, Cu, Fe, Pb and Ti showed conflicting values with a difference of 30-46% between methodologies. However, the values obtained through fractal analysis proved to be more consistent with the spatial distribution of elements, and also presented outliers in regions where strong environmental impacts are observed, or in basins that presenting rock types rich in the element. With regards about geochemical maps, 72 to 78% of the IQ area shows exclusively geogenic concentration ranges for the elements studied, and these values can be considered as the background lithology. About 15 to 24% represent positive anomalies, likely related to both near surface rock types and to human interference, which can be classified as high normal range.Distinct anthropogenic anomalies, notably from mining activities explain 2–12% of all samples. This first high density geochemical mapping allowed delineate the role of lithology on the elemental composition of the sediments and establish well-defined behaviour pattern of elements for each rock type, which allowed the detection of anthropogenic anomalies. In addition, the new high-density mapping also allows delineating those localities, cities and basins that are exposed to higher environmental risks and thus need to be monitored and protected.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-10T16:35:27Z No. of bitstreams: 1 2017_PedroLuizGomesMartins.pdf: 5771346 bytes, checksum: 9c30aced7a29803a6ed93afa51410083 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-07-27T20:12:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PedroLuizGomesMartins.pdf: 5771346 bytes, checksum: 9c30aced7a29803a6ed93afa51410083 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T20:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PedroLuizGomesMartins.pdf: 5771346 bytes, checksum: 9c30aced7a29803a6ed93afa51410083 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / A Formação Parauapebas constitui uma unidade extrusiva neoarqueana e representa uma importante atividade vulcânica, predominantemente máfica, do distrito Serra Norte na Província Mineral de Carajás, Pará. Inserida na sequência metavulcanossedimentar do Grupo Grão Pará (Domínio Carajás), os basaltos e basaltos andesíticos, tipos mais abundantes da Formação Parauapebas, ocorrem em sucessões de extensos derrames de lavas maciças e amigdaloidais. O estudo dos testemunhos de sondagem de nove furos estratigráficos que interceptam rochas basálticas no corpo N4WS (Serra Norte) demonstrou que estas rochas atingem pelo menos 369 m de espessura, nos quais foram identificados 11 ciclos marcados por bases maciças e topos com amígdalas e zonas de espilitização. Os basaltos são verde escuros, afaníticos, finos, hipocristalinos ou hipovítreos. Apresentam textura ígnea preservada sendo comumente intergranular ou intersetal e, em alguns domínios, microporfiríticos. Seus constituintes primários essenciais são plagioclásio (An 40-55) e augita (WOmédia = 37,7 %; ENmédia = 41,3 %; FSmédia = 21,0 %) e os acessórios são titanita, ilmenita, pirita e magnetita. A albita (An 0,5-8,4), Mg- clorita (brunsvigita), Fe-epidoto, quartzo e calcita ocorrem como fases secundárias, sendo interpretadas como produto de alteração hidrotermal de fundo oceânico e/ou metamorfismo incipiente. Em geral, as rochas vulcânicas estudadas destacam-se pelo conteúdo de SiO2 entre 51,12 e 55,26 %, teores elevados de álcalis (4,70 – 7,50 %) com teores de K2O entre 1,23 e 2,81%, TiO2 (<1,0 %) e MgO e FeO entre 4,38 – 7,38 % e 7,02 - 12,35 %, respectivamente. Nos diagramas classificatórios, as amostras situam-se no campo dos basaltos andesíticos, na transição da série toleítica e calcialcalina. Apresentam, relativo aos valores do condrito e manto primitivo, anomalias negativas acentuadas de Nb (Nb/Nb* = 0,05 – 0,69) e Ti (Ti/Ti* = 0,31 – 0,51), enriquecimento em elementos terras-raras leves (La/Ybcn = 4,00 - 7,58; La/Smcn = 2,83 – 4,09), distribuição plana de elementos terras-raras pesados (Gd/Ybcn = 1,14 – 1,54) e anomalias negativas discretas de Eu (Eu/Eu* = 0,58 – 0,97). Os dados obtidos para o sistema Sm-Nd demonstram idades-modelo entre 3,02 e 3,36 Ga, com ƐNd(t) negativo variando entre -1,53 a -4,11, indicando que a contaminação crustal tem papel fundamental na composição química das rochas estudadas. Os dados de SHRIMP U-Pb em zircão demonstram idades de cristalização magmática de 2749 ± 6,5 e 2745 ± 5 Ma para as rochas vulcânicas máficas. Os basaltos da Formação Parauapebas foram formados, provavelmente, em um ambiente intraplaca continental sem influência de zonas de subducção. Embora este vulcanismo possa ter sido originado pela abertura de uma bacia back-arc continental, a inexistência de rochas plutônicas típicas de ambiente de arcos magmáticos, contemporâneas com o magmatismo da Bacia Grão-Pará, não favorecem esta interpretação. Portanto, a Bacia Grão-Pará provavelmente foi formada em regime divergente relacionado a um ambiente do tipo rift intracontinental por volta de 2,75 Ga, fechado posteriormente por processos colisionais ocorridos, provavelmente, no Neoarqueano. Este processo de rifteamento pode ser associado a um slab breakoff relacionado a um relaxamento da orogênese mesoarqueana (Colisão Rio Maria-Carajás). / The Parauapebas Formation constitutes a neoarquean extrusive unit and represents an important predominantly mafic, volcanic activity of the Serra Norte district in the Carajás Mineral Province, Pará. The basalts and basaltic-andesites of the Grão Pará Group (Carajás Domain) occur in extensive succession of massive or amygdaloidal lava flows with at least 370 m in thickness. The study of nine drill cores showed that basaltic rocks reached at least 369 m in thickness, in which 11 cycles marked by massive bases and tops with amygdaloidal and spilitization zones. The basalts are grayish green amygdaloidal, porphyritic, aphanitic or fine-grained, and hypocrystalline. The primary igneous textures are largely amygdaloidal, intergranular and intersertal and rarely microporphyritic. The primary mineral assemblages consist predominantly of plagioclase (An 40-55) and augite (WOaverage = 37.7 %; ENaverage = 41.3 %; FSaverage = 21.0 %), and the mineral accessories are titanite, ilmenite, pyrite and magnetite. Albite, chlorite (brunsvigite), Fe-epidote, quartz and calcite are the main secondary minerals, being interpreted as products of seafloor hydrothermal alteration and/or sub-greenschist metamorphism. Generally, the studied volcanic rocks are characterized by SiO2 contents between 51.12 and 55.26%, high alkali contents (4.70 - 7.50%) with K2O contents between 1.23 and 2.81 %, TiO2 (<1.0%) and MgO and FeO between 4.38 - 7.38% and 7.02 - 12.35%, respectively. In the classificatory diagrams, the samples plot into the basaltic andesite field, and the transitional and calc-alkaline fields. The primitive mantle normalized multi-element spiderdiagram of major and trace, and chondrite normalized rare earth elements diagrams, showed negative anomalies of Nb (Nb / Nb * = 0,05 - 0,69) and Ti (Ti / Ti * = 0,31 - 0,51), enrichment in rare earth elements (La / Ybcn = 4.00 - 7.58; La / Smcn = 2.83 - 4.09), flat distribution of heavy rare earth elements (Gd / Ybcn = 1,14 - 1,54) and moderate negative Eu anomalies (Eu / Eu * = 0.58 - 0.97). The data obtained for the Sm-Nd system demonstrate model ages between 3.02 and 3.36 Ga, with negative ƐNd (t) ranging from -1.53 to -4.11, indicating that crustal contamination plays a fundamental role in the geochemistry of the studied rocks. SHRIMP zircon U–Pb dating indicates the crystallization ages of 2749 ± 6.5 and 2745 ± 5 Ma for volcanic mafic rocks. The Parauapebas Formation basalts were most likely produced within an intraplate tectonic setting, rather than in a subduction environment. Although this volcanism could be originated by the opening of a back-arc continental basin, a rift continental setting is more plausible on the basis of regional geology. Therefore, the Carajás Basin likely formed in an extensional regime related to the continental rift setting at ca. 2.75 Ga and later closed possibly by colisional process at the Neoarchean. The rifting process could be associated to a slab breakoff related to the Rio Maria-Carajás Collision.

As atividades de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil têm se tornado mais intensas ao longo desta última década, apresentando uma tendência de avanço em direção a ambientes de maior profundidade, onde se localizam grande parte das reservas de óleo já comprovadas. Os processos de exploração e produção de petróleo e gás apresentam muitas etapas com considerável potencial gerador de impactos ao meio ambiente, entre elas, a perfuração de poços exploratórios marítimos, objeto do presente estudo. Este estudo originou-se do Projeto MAPEM – Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Profundas), do qual foram utilizados os dados analisados nesta dissertação. O monitoramento foi realizado visando avaliar os efeitos da perfuração do poço Eagle, localizado em talude continental, região norte da Bacia de Campos, Brasil, próximo ao limite entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, a 902 metros de profundidade. Foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região de entorno da atividade, em 48 estações de monitoramento e 6 estações de controle, durante os cruzeiros oceanográficos realizados um mês antes, um mês após e um ano após a perfuração. As análises dos sedimentos geraram informações sobre sua composição granulométrica, mineralógica (argilominerais e carbonato de cálcio) e química (hidrocarbonetos e metais), e foram comparadas em sua variação espacial (área de monitoramento/estações de controle) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos). A variação temporal foi abordada de três maneiras distintas, onde o Cruzeiro I representou o background da área, a variação do Cruzeiro I para o II representou o impacto sobre a área de monitoramento e na variação do Cruzeiro II para o III, buscou-se evidências de recuperação da área monitorada com tendência de retorno às suas características iniciais O background da área definiu os níveis médios de todas variáveis analisadas, identificando, além de teores naturais para alguns dos componentes dos sedimentos, sinais de contaminação de origem antrópica, principalmente de As, Pb e hidrocarbonetos petrogênicos (n-alcanos) e pirogênicos (aromáticos). Na perfuração do poço Eagle foi utilizado fluido de base aquosa (FBA) e fluido de base sintética (FBS), dos quais se buscou identificar as áreas de influência e as alterações causadas nos sedimentos. Identificou-se a ocorrência de um fluxo gravitacional de massa, no período entre o Cruzeiro I e a perfuração, restrito ao cânion submarino que cruza a área de monitoramento, do qual também foi avaliada a influência sobre a composição dos sedimentos. A influência do FBA (indicada pelos teores de bário) estendeu-se por uma grande área, apresentando maiores concentrações nas estações próximas do poço. A área de influência do FBS (indicada pelos n-alcanos entre C14 e C22) apresentou distribuição mais restrita, em duas manchas, uma a norte e outra a oeste do poço. Além dos n-alcanos, foi identificado aumento dos teores de bário, UCM (mistura complexa não resolvida), fluoreno e acenaftaleno. O fluxo gravitacional de massa causou elevações na proporção de areia das estações do cânion submarino e redução do carbono orgânico. Efetivamente pode se concluir que a atividade de perfuração exerceu influência significativa nas propriedades químicas dos sedimentos, contudo, de improvável efeito tóxico sobre a biota. Pode-se concluir também que ocorreu recuperação da área, após o período de um ano, por redução das concentrações médias de algumas variáveis e sinais de reposição de n-alcanos naturais, porém não foi possível a identificação de degradação do material sintético utilizado no FBS.

A comunidade científica tem presenciado um avanço na modelagem geoquímica para ambientes naturais e hipotéticos. Este desenvolvimento está relacionado com técnicas numéricas capazes de solucionar problemas matemáticos complexos, bem como a melhoria da capacidade de cálculo dos computadores. Embora os conceitos fundamentais da modelagem química tenham evoluído com o tempo, a modelagem geoquímica teve início na década de 60, com os esforços pioneiros de pesquisadores como Garrels et al., (1967) e Helgesson 1967a, 1967b; Helgesson et al., (1968). Devido à complexidade e a escala de tempo envolvido nas reações em ambientes geológicos, não é possível reproduzir em escala laboratorial o comportamento da maioria dos sistemas geoquímicos. A modelagem numérica geoquímica pode ser usada para interpretar e prever os processos que envolvem escalas de tempo não alcançadas em experimentos de laboratório. Embora não seja um substituto para o experimento, a modelagem é uma ferramenta valiosa que pode ser usada para fazer a ligação entre experimentos de laboratório, observações de campo e o comportamento em longo prazo de sistemas geoquímicos. A modelagem geoquímica é uma ferramenta utilizada para simplificar as reações diagenéticas existentes em ambientes deposicionais. A aplicação direta da modelagem geoquímica está aliada com as características estratigráficas e petrográficas da bacia sedimentar. Desta forma, procura-se apresentar um arcabouço com o objetivo de adequar a interpretação exploratória segundo a visão da estratigrafia de sequências, a partir da integração entre sísmica, perfis elétricos, dados de poços e paleontologia. O reservatório selecionado para este estudo está situado na província de domos de sal da Bacia do Espírito Santo, na altura da Foz do Rio Doce, respectivamente a cerca de 40 km da costa. O intervalo corresponde à Formação Urucutuca, constituída por lutitos e arenitos depositados em complexos sistemas de canais entrelaçados, na base do talude, ao longo de calhas geradas pelo diapirismo de sal. As simulações foram destinadas a modelar o efeito da incursão de salmouras, provenientes das proximidades do domo de sal, no reservatório durante a fase de mesodiagênese termobárica. Para formulação do modelo conceitual e configurar as simulações, dados petrográficos simplificados, considerando as fases minerais mais relevantes, foram utilizados para reconstituir as composições dos arenitos durante cada fase da história diagenética. A temperatura utilizada nas simulações é baseada na evolução da história térmica e de soterramento dos reservatórios. Composições de águas dos poços analisadas em laboratório desempenharão o papel das salmouras nos modelos. Para os dados de composição mineralógica dos lutitos e de composição química da provável água de formação, deslocada pela incursão da salmoura, foram utilizadas as informações disponíveis de um provável análogo, os reservatórios turbidíticos da Bacia do Golfo do México. Para a modelagem geoquímica foram utilizados os softwares Geochemist's Workbench – GWB® (Bethke, 2002), TOUGHREACT (Xu & Pruess 1998; Pruess, 1991; Sonnenthal et al., 1998, 2000, 2001; Spycher et al., 2003a; PETRASIM 5) e PRHEEQC (Parkhurst et al., 1999). Os resultados mostram que os lutitos comportam-se como um sistema de interação rocha-fluido dominado pelos minerais, ao contrário dos arenitos, onde os fluidos dominam basicamente devido à diferença de tamanho dos grãos e, portanto de superfície específica para as reações. As simulações executadas revelaram o potencial dos simuladores em modelar situações complexas da diagênese de reservatórios turbidíticos clásticos, bem como a necessidade de integrar dinamicamente a diagênese dos lutitos associados com a dos arenitos para que se possa alcançar resultados coerentes com os padrões diagenéticos reais.

As atividades de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil têm se tornado mais intensas ao longo desta última década, apresentando uma tendência de avanço em direção a ambientes de maior profundidade, onde se localizam grande parte das reservas de óleo já comprovadas. Os processos de exploração e produção de petróleo e gás apresentam muitas etapas com considerável potencial gerador de impactos ao meio ambiente, entre elas, a perfuração de poços exploratórios marítimos, objeto do presente estudo. Este estudo originou-se do Projeto MAPEM – Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Profundas), do qual foram utilizados os dados analisados nesta dissertação. O monitoramento foi realizado visando avaliar os efeitos da perfuração do poço Eagle, localizado em talude continental, região norte da Bacia de Campos, Brasil, próximo ao limite entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, a 902 metros de profundidade. Foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região de entorno da atividade, em 48 estações de monitoramento e 6 estações de controle, durante os cruzeiros oceanográficos realizados um mês antes, um mês após e um ano após a perfuração. As análises dos sedimentos geraram informações sobre sua composição granulométrica, mineralógica (argilominerais e carbonato de cálcio) e química (hidrocarbonetos e metais), e foram comparadas em sua variação espacial (área de monitoramento/estações de controle) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos). A variação temporal foi abordada de três maneiras distintas, onde o Cruzeiro I representou o background da área, a variação do Cruzeiro I para o II representou o impacto sobre a área de monitoramento e na variação do Cruzeiro II para o III, buscou-se evidências de recuperação da área monitorada com tendência de retorno às suas características iniciais O background da área definiu os níveis médios de todas variáveis analisadas, identificando, além de teores naturais para alguns dos componentes dos sedimentos, sinais de contaminação de origem antrópica, principalmente de As, Pb e hidrocarbonetos petrogênicos (n-alcanos) e pirogênicos (aromáticos). Na perfuração do poço Eagle foi utilizado fluido de base aquosa (FBA) e fluido de base sintética (FBS), dos quais se buscou identificar as áreas de influência e as alterações causadas nos sedimentos. Identificou-se a ocorrência de um fluxo gravitacional de massa, no período entre o Cruzeiro I e a perfuração, restrito ao cânion submarino que cruza a área de monitoramento, do qual também foi avaliada a influência sobre a composição dos sedimentos. A influência do FBA (indicada pelos teores de bário) estendeu-se por uma grande área, apresentando maiores concentrações nas estações próximas do poço. A área de influência do FBS (indicada pelos n-alcanos entre C14 e C22) apresentou distribuição mais restrita, em duas manchas, uma a norte e outra a oeste do poço. Além dos n-alcanos, foi identificado aumento dos teores de bário, UCM (mistura complexa não resolvida), fluoreno e acenaftaleno. O fluxo gravitacional de massa causou elevações na proporção de areia das estações do cânion submarino e redução do carbono orgânico. Efetivamente pode se concluir que a atividade de perfuração exerceu influência significativa nas propriedades químicas dos sedimentos, contudo, de improvável efeito tóxico sobre a biota. Pode-se concluir também que ocorreu recuperação da área, após o período de um ano, por redução das concentrações médias de algumas variáveis e sinais de reposição de n-alcanos naturais, porém não foi possível a identificação de degradação do material sintético utilizado no FBS.

Geólogo / En el presente trabajo se realizó un estudio del mercurio presente en el yacimiento Río Blanco, propiedad minera perteneciente a la División Andina de CODELCO. El trabajo presenta un análisis de la mineralización asociada al mercurio y un modelo de distribución de este elemento en el depósito. Para el análisis se consideraron dos bases de datos existentes en la División Andina; la primera incluye análisis ICP-MS, reportes de análisis mineralógicos obtenidos por microscopía electrónica de barrido vía QEMSCAN y cortes transparentes/pulidos de muestras geometalúrgicas provenientes de sondajes diamantinos, que cubren gran parte del yacimiento. La segunda base corresponde análisis químicos vía absorción atómica y análisis mineralógicos vía QEMSCAN de muestras obtenidas del material de alimentación de la planta concentradora y de sus dos productos, concentrado de cobre y relave. Estas muestras representan el mineral que fue tratado en un mes. Complementariamente, en esta memoria se presentan descripciones mediante microscopía óptica y análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) de muestras representativas de la alimentación y de los concentrados de cobre, con el objetivo de lograr identificar la ocurrencia y estilo de mineralización de los minerales portadores del mercurio. Los resultados indican la presencia de mercurio en los cobres grises, específicamente en la solución sólida de tennantita-tetraedrita, en forma de impureza, a su vez estas sulfosales se encuentran como reemplazo en bordes y en planos de debilidad de los sulfuros de cobre principales del yacimiento, los cuales son calcopirita y bornita. Aunque debido al alto límite de detección de la técnica utilizada (1000 ppm) no se descarta que exista mercurio en menores concentraciones en otras fases minerales, pero esta fase debe contener a su vez antimonio, ya que la correlación entre estos dos elementos es alta, 0,93 en la alimentación y 0,87 en los concentrados de cobre. El modelamiento indica que las mayores concentraciones de mercurio se encuentran en la zona norte del sector Don Luis, en dos cuerpos de alta ley de mercurio (sobre 1 ppm), que corresponden a volúmenes elongados en la dirección N30°E, que corresponde a la dirección de las fallas principales para este sector ya que la mineralogía asociada al mercurio posee un fuerte control estructural en su ocurrencia.

Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / El objetivo general del proyecto es implementar herramientas de análisis multivariable para definir tipos de alteración a partir de concentraciones de distintos elementos químicos, a modo de proponer una metodología cuantitativa de clasificación, siendo esta utilizada para estudiar información de alteraciones presentes en Mina Escondida. Para la creación de modelos de clasificación se tiene una base de datos que consta de 54 variables geoquímicas más la alteración de la roca mapeada en diecinueve categorías por el equipo de geología, de la cual se estableció que cinco de ellas eran diferenciables. La dificultad del análisis se origina en la gran cantidad de atributos que deben ser estudiados. Para esto se desarrollaron técnicas que ayudan al usuario a entender cómo se asemejan entre ellas las distintas categorías de alteración. Para decidir qué mediciones son las de mayor utilidad, se utilizan técnicas de selección de variables automatizadas con el fin de establecer los criterios de clasificación. Para realizar el análisis se trabaja con cuatro técnicas de clasificación: mejor variable de clasificación, k-mean clustering, regresión logística y redes neuronales. De los métodos seleccionados el que tiene un mejor desempeño es el de redes neuronales alcanzando alrededor de 77\% de éxito promedio en la clasificación de las cinco categorías. En la clasificación se logró identificar dos grandes grupos altamente diferenciables entre sí, constituidos por las alteraciones más tardías (argílicas y fílicas) y las más tempranas (clorita-sericita y potásicas), encontrando que los mayores problemas se originan con la ocurrencia de las arcillas, las que dificultan la clasificación de las familias. Los elementos más importantes dentro de la clasificación fueron Mg, Al, Rb, Sc, los cuales se cree que tienen una proveniencia de minerales como la biotita y la clorita principalmente. En resumen se logró crear una metodología que facilita al usuario la clasificación de categorías, siendo esta guiada y semiautomatizada.