Made available in DSpace on 2015-03-13T17:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoabPG_Capa_ate_cap4.pdf: 4721288 bytes, checksum: 8d96436897c5c60721b2495b01dd20b0 (MD5) Previous issue date: 2008-08-26 / On the modern Continental Shelf to the north of Rio Grande do Norte state (NE Brazil) is located a paleo-valley, submerged during the last glacial sea-level lowstand, that marks continuation of the most important river of this area (A?u River). Despite the high level of exploration activity of oil industry, there is few information about shallow stratigraphy. Aiming to fill this gap, situated on the Neogene, was worked a marine seismic investigation, the development of a processing flow for high resolution data seismic, and the recognition of the main feature morphology of the study area: the incised valley of the River A?u. The acquisition of shallow seismic data was undertaken in conjunction with the laboratory of Marine Geology/Geophysics and Environmental Monitoring - GGEMMA of Federal University of Rio Grande do Norte UFRN, in SISPLAT project, where the geomorphological structure of the Rio paleovale A?u was the target of the investigation survey. The acquisition of geophysical data has been over the longitudinal and transverse sections, which were subsequently submitted to the processing, hitherto little-used and / or few addressed in the literature, which provided a much higher quality result with the raw data. Once proposed for the flow data was developed and applied to the data of X-Star (acoustic sensor), using available resources of the program ReflexW 4.5 A surface fluvial architecture has been constructed from the bathymetric data and remote sensing image fused and draped over Digital Elevation Models to create three-dimensional (3D) perspective views that are used to analyze the 3D geometry geological features and provide the mapping morphologically defined. The results are expressed in the analysis of seismic sections that extend over the region of the continental shelf and upper slope from mouth of the A?u River to the shelf edge, providing the identification / quantification of geometrical features such as depth, thickness, horizons and units seismic stratigraphyc area, with emphasis has been placed on the palaeoenvironmental interpretation of discordance limit and fill sediment of the incised valley, control by structural elements, and marked by the influence of changes in the sea level. The interpretation of the evolution of this river is worth can bring information to enable more precise descriptions and interpretations, which describes the palaeoenvironmental controls influencing incised valley evolution and preservation to provide a better comprehensive understanding of this reservoir analog system / Sobre a Plataforma Continental a norte do Estado do Rio Grande do Norte (NE do Brasil) est? localizado um paleovale submerso durante o ?ltimo glacial, que marca a continua??o do rio mais importante desta ?rea: o Rio A?u. Apesar do elevado n?vel de atividades de explora??o da ind?stria petrol?fera nessa regi?o, existe pouca informa??o sobre sua estratigrafia rasa. Visando suprir esta lacuna, situada acima do Ne?geno, realizou-se o levantamento s?smico de alta resolu??o com o perfilador de subfundo X-Star (chirp), o desenvolvimento de um fluxo de processamento para os dados levantados, e o reconhecimento da paelogeomorfologia da principal fei??o da ?rea de estudo: o vale inciso do Rio A?u. A aquisi??o dos dados s?smicos de alta resolu??o foi realizada em conjunto com o laborat?rio de Geologia e Geof?sica Marinha e Monitoramento Ambiental GGEMMA, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte UFRN, atendendo ao projeto SISPLAT, onde a estrutura geomorfol?gica do paleovale do Rio A?u foi o alvo das investiga??es do levantamento. A aquisi??o dos dados geof?sicos deu-se ao longo de se??es longitudinais e transversais, que posteriormente foram submetidos ao processamento, at? ent?o pouco utilizado e/ou pouco abordado na literatura, o qual forneceu um resultado com qualidade muito superior ao dado bruto. Assim o fluxo proposto para dados foi desenvolvido e aplicado aos dados de X-Star (sensor ac?stico) utilizando os recursos dispon?veis do programa ReflexW 4.5. A arquitetura da superf?cie fluvial foi reproduzida a partir da integra??o de dados batim?tricos (pr?-existentes) e imagens LandSat 7, gerando um Modelo Digital do Terreno para visualiza??o tridimensional (3D), o qual foi utilizado para se fazer an?lises geom?tricas e correlacion?-las com a morfologia em subsuperf?cie. Os resultados s?o expressos na an?lise das se??es s?smicas que se estendem sobre a regi?o do Vale Inciso do Rio A?u em toda a plataforma continental, fornecendo a identifica??o/quantifica??o de aspectos geom?tricos como profundidade, espessura, superf?cies lim?trofes e unidades sismoestratigr?ficas, que descrevem uma palaeomorfologia controlada por elementos estruturais e marcada pela influ?ncia da varia??o do n?vel do mar e do regime fluvial do antigo Rio A?u. A interpreta??o da evolu??o desse vale inciso traz informa??es que permitam descri??es e interpreta??es mais precisas e forne?am subs?dios para a compreens?o de an?logos de reservat?rios.

Os métodos geofísicos constituem um conjunto de várias ferramentas de investigação, com características específicas e com aplicação, em especial, no estudo de áreas submersas, tendo em vista a inacessibilidade as estes ambientes pelos métodos convencionais. Entretanto, sua aplicação nem sempre traz os resultados esperados e assim, o objetivo principal deste estudo é discutir e avaliar a aplicabilidade dos métodos geofísicos, com ênfase nos métodos sísmicos, em estudos de áreas submersas rasas: plataforma continental interna, áreas costeiras, rios, lagos e reservatórios. O estabelecimento de critérios que auxiliem a escolha do método geofísico mais adequado para a melhor solução ao problema geológico ou geotécnico colocado, visa, entre outros aspectos, contribuir para a mitigação dos problemas, principalmente ambientais, causados pela atividade antrópica concentrada nestes ambientes e ampliar o conhecimento geológico básico, propiciando deste modo intervenções sustentadas nestes complexos ambientes. / Geophysical methods consist of a series of investigation tools with specific features that are critical to the study of water-covered areas, since these environments cannot be reached with conventional methods. However, sometimes these applications fail to provide the expected results. The objective of this study is to discuss and assess the applicability of geophysical methods by focusing on seismic methods in studies conducted in shallow water-covered areas: inner continental shelves, coastal areas, rivers, lakes and reservoirs. Criteria to help to select the most appropriate geophysical method to solve geological or geotechnical issues must be established to minimize problems, particularly environmental problems caused by concentrated anthropic activity, and to expand basic geological knowledge to allow for sustained interventions in these complex environments. This study is based on extensive bibliographic research and on several projects developed by IPT (Institute for Technological Research of São Paulo State) and by IOUSP (Oceanography Institute of the University of São Paulo), in addition to partnerships with private companies and other institutes in Brazil that address this field of knowledge. The focus on shallow waters was driven by the lack of systematic data and the demand for geological and geotechnical knowledge in these areas, due to the concentration, in these sectors, of the main economic activities of our current society: projects to build or reassess port dimensions, installation of moles, ducts, marinas, bridges, tunnels, fishing activities, beach regeneration, mineral prospecting, waterways, dredging, installation of reservoirs for water storage or flood containment, and reservoir silting. In any of these topics, basic geological knowledge of the bottom and subbottom of water-covered areas is essential to ensure the venture’s success. Considering this, geophysical methods, particularly seismic ones, are investigation tools that effectively contribute to generate new information, and are the only set of tools available to quickly and objectively provide enough data to improve the geological understanding of the area under investigation. The result of this study includes a discussion on the feasibility of the methodologies recommended, based on an extensive survey conducted in 2005/2006 on the availability of geophysical equipment in research institutes and private companies in Brazil.

O lixão da cidade de São Carlos foi colocado, aproximadamente por dezessete anos, em uma boçoroca formada em região sedimentar, sobre os arenitos da Formação Botucatu, sem nenhuma espécie de controle prévio, quanto a possibilidade de contaminação do meio físico e, especialmente da água subterrânea. Dada essa possibilidade de contaminação do aqüífero profundo, uma série de estudos são feitos no local, desde a década de 80. Este trabalho vem somar-se aos diversos outros na tentativa de aprofundar o conhecimento das condições em que se encontra o meio físico na região do lixão. Fazendo parte de um projeto maior este trabalho procurou, utilizando as ciências de geologia, geofísica, topografia e química, dar novos elementos e interpretações a esse conhecimento. Geologicamente, detectamos e avaliamos a presença de camadas penetrativas, hidraulicamente menos condutivas, como areias siltosas e, muito provavelmente, arenito silicificado ou diabásio em profundidade, o que poderia fazer que a contaminação não atingisse o aqüífero profundo. Para isso utilizamos o mapeamento geológico e a geofísica em três de suas técnicas: caminhamento elétrico, sondagens elétricas verticais e perfilagem de poços. Quimicamente, avaliamos a contaminação das águas subterrâneas em relação ao sentido do fluxo. / For seventeen years, Sao Carlos\' solid wastes were placed in a gully formed in a sedimentary area, on the Botucatu Formation (friable sandstone and sands), without any form of control to prevent the contamination of the environment and, especially, of the ground water. Thanks to the possibility of contamination of the deep water source, a series of studies have been made in the area since the eighties. These studies were just another attempt, along with severaI others, to increase the knowledge of the environmental conditions surrounding the waste dump area. Being part of a greater project, different sciences were used such as geology, geophysics, topography and chemistry, in order to obtain new elements and a more acurate interpretation to the existing knowledge. Geologicaly, we detected a less hydraulicaly conductive silty sand layers and, probably, silicificated sandstone layers or diabase sill which could protect the deep water sources from being contaminated. Geologic mapping and geophysical techniques such as electric surveys and well logs were performed during the process. Chemically, we evaluated the ground water contamination in relation to the flow\'s direction.

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar um procedimento de campo para testar o comprimento mínimo que fraturas devem ter para construir uma rede de fluxo em escala de dezenas de metros ao longo de maciços cristalinos. O comprimento mínimo é determinado a partir do limite de percolação, definido por modelos baseados na Teoria da Percolação e a densidade de fraturas no poço, determinada pela perfilagem ótica. Para testar o valor de 3,9 metros que foi encontrado, foram realizados bombeamentos em dois poços próximos enquanto o nível estático era registrado no poço de observação. O método apresenta facilidades em termos de operação e para obter-se o número de fraturas que interceptam o poço, no entanto o registro do nível estático é afetado por fatores externos, como presença de efeitos de maré e variação da pressão atmosférica, e correções são necessárias para permitir identificar a interferência proveniente somente do bombeamento. / The objective of this work is to develop a field procedure to determine a minimum characteristic length forming a connected fracture network in crystalline rocks. This minimum length is determined as a percolation threshold defined by models based on Percolation Theory and fracture density data determined from borehole imaging with well-logging probes. The characteristic length (3.9 meters) once estimated for a testing well was evaluated by monitoring its water head meanwhile nearby wells at different distances were pumped. The water head variation recorded in the testing well was disturbed by interfering effects associated to earth tides and atmospheric pressure, requiring further corrections to isolate effects induced by pumping. The results of these tests validate the percolation limit determined from logging data suggesting a rock mass with very low connectivity. The proposed test can be regarded as simple and easy to apply in many practical situations, for example when evaluating groundwater resources or geotechnical properties in fractured crystalline rocks.

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar um procedimento de campo para testar o comprimento mínimo que fraturas devem ter para construir uma rede de fluxo em escala de dezenas de metros ao longo de maciços cristalinos. O comprimento mínimo é determinado a partir do limite de percolação, definido por modelos baseados na Teoria da Percolação e a densidade de fraturas no poço, determinada pela perfilagem ótica. Para testar o valor de 3,9 metros que foi encontrado, foram realizados bombeamentos em dois poços próximos enquanto o nível estático era registrado no poço de observação. O método apresenta facilidades em termos de operação e para obter-se o número de fraturas que interceptam o poço, no entanto o registro do nível estático é afetado por fatores externos, como presença de efeitos de maré e variação da pressão atmosférica, e correções são necessárias para permitir identificar a interferência proveniente somente do bombeamento. / The objective of this work is to develop a field procedure to determine a minimum characteristic length forming a connected fracture network in crystalline rocks. This minimum length is determined as a percolation threshold defined by models based on Percolation Theory and fracture density data determined from borehole imaging with well-logging probes. The characteristic length (3.9 meters) once estimated for a testing well was evaluated by monitoring its water head meanwhile nearby wells at different distances were pumped. The water head variation recorded in the testing well was disturbed by interfering effects associated to earth tides and atmospheric pressure, requiring further corrections to isolate effects induced by pumping. The results of these tests validate the percolation limit determined from logging data suggesting a rock mass with very low connectivity. The proposed test can be regarded as simple and easy to apply in many practical situations, for example when evaluating groundwater resources or geotechnical properties in fractured crystalline rocks.

Estudos de acumulações de gás raso e os efeitos destes fenômenos nas ondas sísmicas são objeto de trabalho de diversos pesquisadores em diferentes partes do planeta. As respostas das acumulações de gás nas ondas sísmicas se diferenciam pelas diversas frequências dos equipamentos sísmicos e trazem informações importantes no que concerne à formação e evolução dos ambientes em questão. O Canal da Bertioga se situa no litoral Sul do Estado de São Paulo, Brasil, e consiste em um ambiente de características estuarinas que conecta a plataforma continental, em sua desembocadura oceânica, e a Baixada Santista em sua desembocadura continental. Trata-se de um sistema de baixa hidrodinâmica, com profundidades máximas de 18m, e sofre influência de seus afluentes oriundos da serra do mar. Na presente pesquisa, foram utilizadas as fontes Pinger (24 kHz), Chirp (2 - 8 kHz) e Boomer (0,5 - 2 kHz) operando simultaneamente para o levantamento de dados geofísicos e amostragens superficiais com um amostrador de mandíbulas do tipo Van Veen. Foram também obtidos cinco testemunhos sedimentares, dos quais foram obtidos dados de taxa de sedimentação. O levantamento sísmico permitiu a identificação de diversas fácies acústicas de gás nos sedimentos assim como padrões de escape. Em função da identificação dos padrões de ocorrência destas formações de gás se pôde dividir o Canal da Bertioga em três setores: Estreito, Largo do Candinho e Canal Leste. No trecho denominado de Estreito as Coberturas acústicas foram predominantes com pouca variação de cota (± 3 m), os escapes de gás foram menos ocorrentes se comparados às outras áreas e se deu especialmente em forma de Pináculos de Turbidez. No Largo do Candinho predominaram as Sombras Negras e Coberturas Acústicas muito rasas, em torno de 1 a 2 m do substrato, com grande ocorrência de escape de gás do tipo Plumas Acústicas. Por fim, O Canal Leste apresentou as maiores variações nas cotas das Coberturas Acústicas, com ocorrências mais profundas (8 m em média) e escapes de gás em forma de Plumas Intrassedimentares. Foram definidas unidades estratigráficas deposicionais que contribuíram para a proposição de uma compartimentação do canal, em função dos padrões de ocorrência de gás. A fonte boomer permitiu identificar quatro unidades estratigráficas No Canal Leste, duas no Largo do Candinho e apenas uma no Estreito, neste último trecho a penetração do sinal foi especialmente comprometida em função da constante ocorrência das Coberturas Acústicas. Diante destas evidências pôde-se concluir que o Canal da Bertioga evoluiu como dois sistemas distintos, os quais foram separados durante as regressões marinhas e conectados novamente em trato de mar alto. A mudança brusca das cotas de ocorrência das Coberturas Acústicas entre o Canal Leste e o Largo do Candinho, além de evidências de falhamentos neotectônicos do Pleistoceno tardio sugerem que a conexão destes ambientes (Estreito + Largo do Candinho e Canal Leste) pode ter sido abrupta. / Studies of shallow gas accumulations and the effects of these components in the seismic waves are studied by several researchers in different parts of the world. The responses of the gas accumulations in the seismic waves are distinguished by different frequencies of seismic equipment and provide important information regarding the formation and evolution of the environments. The Channel of Bertioga is located on the southern coast of São Paulo, Brazil, and it\'s an environment with estuarine characteristics that connects the Sea of Bertioga to its oceanic mouth, and the city of Santos to it\'s continental mouth. This is a low hydrodynamic system with maximum depths of 18m, and is influenced by its tributaries from the Serra do Mar mountains. The present study was conducted with the sources Pinger (24kHz), Chirp (2 - 8 kHz) and Boomer (0.5 - 2 kHz) operating simultaneously for the geophysical survey data, surficial sediment sampling was made with a Van Veen grab. Five cores were also acquired, of which the sedimentation rate was obtained. The seismic survey allowed the identification of several buried gas facies and seepages. Regarding the patterns in the occurrence of gas formations the Bertioga Channel could be split into three sectors: The Narrow Sector, Candinho and Eastern Sector. In the Narrow part, the Acoustic Blankings were predominant with little variation in elevation (± 3 m), seepages occurred less compared to other areas and were mostly consisting of Turbidity Pinnacles. In the Candinho sector, Black Shadows and Acoustic Blankets about 1 to 2m of the substrate prevailed, with high occurrence of seepages in the form of Acoustic Plumes. Finally, the Eastern Sector had the highest changes in the levels of Acoustic Blankets, with the deepest occurrences (8m on average) and seepages in the form of Intrasedimentary Plumes. Some stratigraphic units were defined, which contributed to the previous division by the gas occurrences. The Booomer source allowed the identification of four Stratigraphic Units inthe Eastern Channel, two in the Candinho sector and only one Stratigraphic Unit in the Narrow Sector. In the last sector signal penetration was particularly compromised due to the constant occurrence of Acoustic Blankets. Given this evidence, it was concluded that the Bertioga Channel evolved as two distinct systems, which were separated during the marine regressions and re-connected during marine transgressions. The sudden change in the depths of occurrence in Acoustic Blankets between the Eastern Channel and Candinho, and evidence of neotectonic faulting in the Late Pleistocene suggest that the connection of these environments (Narrow Sector + Candinho and Canal East) may have been abrupt.

Estudos de acumulações de gás raso e os efeitos destes fenômenos nas ondas sísmicas são objeto de trabalho de diversos pesquisadores em diferentes partes do planeta. As respostas das acumulações de gás nas ondas sísmicas se diferenciam pelas diversas frequências dos equipamentos sísmicos e trazem informações importantes no que concerne à formação e evolução dos ambientes em questão. O Canal da Bertioga se situa no litoral Sul do Estado de São Paulo, Brasil, e consiste em um ambiente de características estuarinas que conecta a plataforma continental, em sua desembocadura oceânica, e a Baixada Santista em sua desembocadura continental. Trata-se de um sistema de baixa hidrodinâmica, com profundidades máximas de 18m, e sofre influência de seus afluentes oriundos da serra do mar. Na presente pesquisa, foram utilizadas as fontes Pinger (24 kHz), Chirp (2 - 8 kHz) e Boomer (0,5 - 2 kHz) operando simultaneamente para o levantamento de dados geofísicos e amostragens superficiais com um amostrador de mandíbulas do tipo Van Veen. Foram também obtidos cinco testemunhos sedimentares, dos quais foram obtidos dados de taxa de sedimentação. O levantamento sísmico permitiu a identificação de diversas fácies acústicas de gás nos sedimentos assim como padrões de escape. Em função da identificação dos padrões de ocorrência destas formações de gás se pôde dividir o Canal da Bertioga em três setores: Estreito, Largo do Candinho e Canal Leste. No trecho denominado de Estreito as Coberturas acústicas foram predominantes com pouca variação de cota (± 3 m), os escapes de gás foram menos ocorrentes se comparados às outras áreas e se deu especialmente em forma de Pináculos de Turbidez. No Largo do Candinho predominaram as Sombras Negras e Coberturas Acústicas muito rasas, em torno de 1 a 2 m do substrato, com grande ocorrência de escape de gás do tipo Plumas Acústicas. Por fim, O Canal Leste apresentou as maiores variações nas cotas das Coberturas Acústicas, com ocorrências mais profundas (8 m em média) e escapes de gás em forma de Plumas Intrassedimentares. Foram definidas unidades estratigráficas deposicionais que contribuíram para a proposição de uma compartimentação do canal, em função dos padrões de ocorrência de gás. A fonte boomer permitiu identificar quatro unidades estratigráficas No Canal Leste, duas no Largo do Candinho e apenas uma no Estreito, neste último trecho a penetração do sinal foi especialmente comprometida em função da constante ocorrência das Coberturas Acústicas. Diante destas evidências pôde-se concluir que o Canal da Bertioga evoluiu como dois sistemas distintos, os quais foram separados durante as regressões marinhas e conectados novamente em trato de mar alto. A mudança brusca das cotas de ocorrência das Coberturas Acústicas entre o Canal Leste e o Largo do Candinho, além de evidências de falhamentos neotectônicos do Pleistoceno tardio sugerem que a conexão destes ambientes (Estreito + Largo do Candinho e Canal Leste) pode ter sido abrupta. / Studies of shallow gas accumulations and the effects of these components in the seismic waves are studied by several researchers in different parts of the world. The responses of the gas accumulations in the seismic waves are distinguished by different frequencies of seismic equipment and provide important information regarding the formation and evolution of the environments. The Channel of Bertioga is located on the southern coast of São Paulo, Brazil, and it\'s an environment with estuarine characteristics that connects the Sea of Bertioga to its oceanic mouth, and the city of Santos to it\'s continental mouth. This is a low hydrodynamic system with maximum depths of 18m, and is influenced by its tributaries from the Serra do Mar mountains. The present study was conducted with the sources Pinger (24kHz), Chirp (2 - 8 kHz) and Boomer (0.5 - 2 kHz) operating simultaneously for the geophysical survey data, surficial sediment sampling was made with a Van Veen grab. Five cores were also acquired, of which the sedimentation rate was obtained. The seismic survey allowed the identification of several buried gas facies and seepages. Regarding the patterns in the occurrence of gas formations the Bertioga Channel could be split into three sectors: The Narrow Sector, Candinho and Eastern Sector. In the Narrow part, the Acoustic Blankings were predominant with little variation in elevation (± 3 m), seepages occurred less compared to other areas and were mostly consisting of Turbidity Pinnacles. In the Candinho sector, Black Shadows and Acoustic Blankets about 1 to 2m of the substrate prevailed, with high occurrence of seepages in the form of Acoustic Plumes. Finally, the Eastern Sector had the highest changes in the levels of Acoustic Blankets, with the deepest occurrences (8m on average) and seepages in the form of Intrasedimentary Plumes. Some stratigraphic units were defined, which contributed to the previous division by the gas occurrences. The Booomer source allowed the identification of four Stratigraphic Units inthe Eastern Channel, two in the Candinho sector and only one Stratigraphic Unit in the Narrow Sector. In the last sector signal penetration was particularly compromised due to the constant occurrence of Acoustic Blankets. Given this evidence, it was concluded that the Bertioga Channel evolved as two distinct systems, which were separated during the marine regressions and re-connected during marine transgressions. The sudden change in the depths of occurrence in Acoustic Blankets between the Eastern Channel and Candinho, and evidence of neotectonic faulting in the Late Pleistocene suggest that the connection of these environments (Narrow Sector + Candinho and Canal East) may have been abrupt.

O lixão da cidade de São Carlos foi colocado, aproximadamente por dezessete anos, em uma boçoroca formada em região sedimentar, sobre os arenitos da Formação Botucatu, sem nenhuma espécie de controle prévio, quanto a possibilidade de contaminação do meio físico e, especialmente da água subterrânea. Dada essa possibilidade de contaminação do aqüífero profundo, uma série de estudos são feitos no local, desde a década de 80. Este trabalho vem somar-se aos diversos outros na tentativa de aprofundar o conhecimento das condições em que se encontra o meio físico na região do lixão. Fazendo parte de um projeto maior este trabalho procurou, utilizando as ciências de geologia, geofísica, topografia e química, dar novos elementos e interpretações a esse conhecimento. Geologicamente, detectamos e avaliamos a presença de camadas penetrativas, hidraulicamente menos condutivas, como areias siltosas e, muito provavelmente, arenito silicificado ou diabásio em profundidade, o que poderia fazer que a contaminação não atingisse o aqüífero profundo. Para isso utilizamos o mapeamento geológico e a geofísica em três de suas técnicas: caminhamento elétrico, sondagens elétricas verticais e perfilagem de poços. Quimicamente, avaliamos a contaminação das águas subterrâneas em relação ao sentido do fluxo. / For seventeen years, Sao Carlos\' solid wastes were placed in a gully formed in a sedimentary area, on the Botucatu Formation (friable sandstone and sands), without any form of control to prevent the contamination of the environment and, especially, of the ground water. Thanks to the possibility of contamination of the deep water source, a series of studies have been made in the area since the eighties. These studies were just another attempt, along with severaI others, to increase the knowledge of the environmental conditions surrounding the waste dump area. Being part of a greater project, different sciences were used such as geology, geophysics, topography and chemistry, in order to obtain new elements and a more acurate interpretation to the existing knowledge. Geologicaly, we detected a less hydraulicaly conductive silty sand layers and, probably, silicificated sandstone layers or diabase sill which could protect the deep water sources from being contaminated. Geologic mapping and geophysical techniques such as electric surveys and well logs were performed during the process. Chemically, we evaluated the ground water contamination in relation to the flow\'s direction.

Os métodos geofísicos constituem um conjunto de várias ferramentas de investigação, com características específicas e com aplicação, em especial, no estudo de áreas submersas, tendo em vista a inacessibilidade as estes ambientes pelos métodos convencionais. Entretanto, sua aplicação nem sempre traz os resultados esperados e assim, o objetivo principal deste estudo é discutir e avaliar a aplicabilidade dos métodos geofísicos, com ênfase nos métodos sísmicos, em estudos de áreas submersas rasas: plataforma continental interna, áreas costeiras, rios, lagos e reservatórios. O estabelecimento de critérios que auxiliem a escolha do método geofísico mais adequado para a melhor solução ao problema geológico ou geotécnico colocado, visa, entre outros aspectos, contribuir para a mitigação dos problemas, principalmente ambientais, causados pela atividade antrópica concentrada nestes ambientes e ampliar o conhecimento geológico básico, propiciando deste modo intervenções sustentadas nestes complexos ambientes. / Geophysical methods consist of a series of investigation tools with specific features that are critical to the study of water-covered areas, since these environments cannot be reached with conventional methods. However, sometimes these applications fail to provide the expected results. The objective of this study is to discuss and assess the applicability of geophysical methods by focusing on seismic methods in studies conducted in shallow water-covered areas: inner continental shelves, coastal areas, rivers, lakes and reservoirs. Criteria to help to select the most appropriate geophysical method to solve geological or geotechnical issues must be established to minimize problems, particularly environmental problems caused by concentrated anthropic activity, and to expand basic geological knowledge to allow for sustained interventions in these complex environments. This study is based on extensive bibliographic research and on several projects developed by IPT (Institute for Technological Research of São Paulo State) and by IOUSP (Oceanography Institute of the University of São Paulo), in addition to partnerships with private companies and other institutes in Brazil that address this field of knowledge. The focus on shallow waters was driven by the lack of systematic data and the demand for geological and geotechnical knowledge in these areas, due to the concentration, in these sectors, of the main economic activities of our current society: projects to build or reassess port dimensions, installation of moles, ducts, marinas, bridges, tunnels, fishing activities, beach regeneration, mineral prospecting, waterways, dredging, installation of reservoirs for water storage or flood containment, and reservoir silting. In any of these topics, basic geological knowledge of the bottom and subbottom of water-covered areas is essential to ensure the venture’s success. Considering this, geophysical methods, particularly seismic ones, are investigation tools that effectively contribute to generate new information, and are the only set of tools available to quickly and objectively provide enough data to improve the geological understanding of the area under investigation. The result of this study includes a discussion on the feasibility of the methodologies recommended, based on an extensive survey conducted in 2005/2006 on the availability of geophysical equipment in research institutes and private companies in Brazil.

[pt] Esta tese apresenta um novo método de elementos espectrais (SEM) de ordem superior formulada em coordenadas cilíndricas para análise de campos eletromagnéticos em guias de onda preenchidos com meios anisotrópicos complexos. Neste estudo, consideramos uma grande classe de guias de onda cilíndricos: domínios radialmente limitados e radialmente ilimitados; guias de onda homogêneos e não homogêneos; geometrias concêntricas e não concêntricas; tensores anisotrópicos hermitianos e não hermitianos. Este trabalho explora diferentes formulações de equações de onda para guias de onda excêntricos de uma camada e cilíndricos multicamadas. Para o primeiro caso, podemos definir uma nova equação escalar normalizada de Helmholtz para desacoplar os modos TM e TE, e para o segundo, uma equação vetorial de Helmholtz para modos híbridos. Além disso, estabelecemos uma transformada óptica (TO) para incluir tensores dos meios não simétricos e não hermitianos para guias de onda multicamadas não concêntricos. Por fim, modelamos fontes de excitação para sensores de perfilagem aplicados em problemas geofísicos utilizando os campos obtidos pela SEM. Validamos nossa abordagem utilizando como referência soluções analíticas, métodos baseados em perturbações e em casamento de modos, e métodos numéricos de elementos finitos e integração finita. Nossa técnica obtém resultados precisos com menos elementos e graus de liberdade (DoF) comparados com a SEM formulada em coordenadas cartesianas e o método dos elementos finitos. Para tanto, utilizamos funções de base bidimensionais de ordem superior associadas aos zeros do polinômio de Lobatto completo para modelar os campos em cada elemento de referência. A análise de convergência demonstra a ausência do efeito Runge à medida que a ordem de expansão aumenta. Os resultados numéricos mostram que nossa formulação é eficiente e precisa para modelar geometrias cilíndricas guiadas preenchidas com meios complexos. / [en] This research thesis presents a novel higher-order spectral element method (SEM) formulated in cylindrical coordinates for analyzing electromagnetic fields in waveguides filled with complex anisotropic media. In this study, we consider a large class of cylindrical waveguides: radially-bounded and radially-unbounded domains; homogeneous and inhomogeneous waveguides; concentric and non-concentric geometries; Hermitian and non-Hermitian anisotropic media tensors. This work explores different wave equation formulations for one-layer eccentric and multilayer cylindrical waveguides. For the first case, we can define a new normalized scalar Helmholtz equation for decoupling TM and TE modes, and for the second, a vectorial Helmholtz equation for hybrid modes in multilayered anisotropic structures. Additionally, we formulate a transformation optics (TO) framework to include non-symmetric and non-Hermitian media tensors for non-concentric multilayer waveguides. Lastly, we model excitation sources for logging sensors applied in geophysical problems using the fields obtained by SEM. We validate the proposed approach against analytical solutions, perturbation-based and mode-matching-based methods, finite-elements, and finite-integration numerical methods. Our technique obtains accurate results with fewer elements and degrees of freedom (DoF) than Cartesian-based SEM and ordinary finite-element approaches. To this end, we use higher-order two-dimensional basis functions associated with the zeros of the completed Lobatto polynomial to model the fields in each reference element. The convergence analysis demonstrates the absence of the Runge effect as the expansion order increases. Numerical results show that our formulation is efficient and accurate for modeling cylindrical waveguided geometries filled with complex media.