Em nível microscópico, as rochas apresentam microdefeitos que agem como concentradores locais de tensão, favorecendo a ocorrência de ruptura frágil. O entendimento desse processo requer análises experimentais em rochas submetidas a tensões de tração. O ensaio de compressão diametral é uma alternativa apropriada, pois não apresenta as dificuldades envolvidas no ensaio de tração direta. A propagação de microfissuramento em materiais frágeis produz liberação de energia na forma de ondas elásticas chamadas de emissões acústicas (EA). O monitoramento com EA permite acompanhar a propagação de dano no corpo de prova (CP), sem perturbá-lo. Nesta pesquisa, CPs de mármore e monzogranito são submetidos a ensaios de compressão diametral com deslocamentos monotônicos e cíclicos, com controle de deslocamento. Aplica-se a técnica de EA, em conjunto com análises petrográficas, análises das curvas de força versus deslocamento e exame visual, para caracterizar o seu processo de microfissuramento. A localização tridimensional das fontes de EA foi realizada inicialmente utilizando-se o software AEwin® da PASA. Foi desenvolvido um programa de localização aprimorado que incorpora o cálculo da velocidade de propagação das ondas (vp) média para cada instante em que uma fonte é localizada. O novo programa (Crack Location by Acoustic emission with P Wave Velocity determination, CLAPWaVe) mostra um claro decréscimo da velocidade de propagação com o aumento do dano. O programa desenvolvido (CLAPWaVe) mostrou melhor ajuste e maior coerência com a literatura e com a condição final rompida dos CPs do que o software AEwin. Em mármore e monzogranito o microfissuramento se inicia a 25-30% e 75-85% do carregamento de pico, respectivamente, e localiza-se na vizinhança do centro do CP. Em ambas as rochas se acumulou, também, dano na região dos apoios do CP, associado à transferência de carregamento do berço ao CP. Antes do pico de carregamento, o microfissuramento tornou-se mais denso e localizado no centro e nos apoios do CP, embora a região central ainda concentre a maior parte. Após o pico, o microfissuramento acumulou-se em uma das faces do CP, progredindo até a outra face. O monzogranito apresentou ruptura progressiva do CP, enquanto que no mármore a maior parte da superfície de ruptura já está desenvolvida imediatamente após o pico. Durante o ensaio em ambas as rochas, no núcleo central foram registradas as menores velocidades vp do CP. Na região dos apoios, embora tenha havido microfissuramento, registraram-se as maiores velocidades vp no CP, pois o confinamento produzido pelo contato com o berço aumentou localmente a rigidez do CP. A distribuição não homogênea de vp no CP revelou que a consideração desse parâmetro como constante e igual à condição intacta ao longo do ensaio, como comumente encontrado na literatura, não representa a condição real do CP danificado. O microfissuramento no monzogranito se propaga principalmente através dos cristais de quartzo, seguindo um caminho tortuoso subparalelo à direção de carregamento e liberando altos níveis de energia absoluta. No mármore, a propagação segue os planos de clivagem da calcita, liberando níveis baixos de energia absoluta. Os histogramas da distribuição espacial da resistência em ambas as rochas mostraram bom ajuste a uma distribuição de Weibull, porém o monzogranito mostrou melhor ajuste e menor variabilidade que o mármore. As análises dos sinais no domínio das frequências mostraram que o microfissuramento é caracterizado por emissões de banda larga. / At microscopic level, rocks exhibit microflaws, which act as local stress concentrators, favoring the occurrence of brittle failure. The understanding of this process requires experimental analyses of rock specimens under tensile stresses. The diametral compression test is an adequate alternative for such a studies, because it does not present the difficulties of direct tension tests. Crack propagation in brittle materials releases energy as transient elastic waves known as acoustic emission (AE). Monitoring with AE enables an insight into the cracking process without affecting the integrity of the sample. In this work, marble and monzogranite specimens were subjected to monotonic and cyclic displacementcontrolled diametral compression tests. The AE monitoring technique was applied in conjunction with petrographic analyses, interpretation of the load versus displacement curves and visual examination of the samples for the characterization of their cracking process. The three-dimensional localization of the AE sources was initially carried out by using the software AEwin® from PASA. An improved localization software, which considers the P-wave velocity variation along the damage process (vp) for each AE source was developed. The developed software (Crack Location by Acoustic emission with P Wave Velocity determination, CLAPWaVe) has shown greater consistency with literature and the final cracked samples and better accuracy than AEwin. Microcracking in monzogranite and marble initiated at 25-30% and 75-80% of the peak load, respectively, and is located at the center of the specimen. In addition, both rocks showed concentrated microcracking close to the region of contact between the specimen and the loading platens, related to the loading transference along the loading edge. Before peak load, microcracking becomes denser and localized at the center and the contact region of the specimen, although, the central region still concentrates the main portion of the damage. After the peak load, new microcracks were first concentrated on one of the faces at the center of the specimen and then propagated through its thickness all the way to the other face. The progressive failure in monzogranite extended through to the end of the test, while in marble the main portion of the failure surface of the specimen developed just after peak. During the whole test in both rocks, the lowest velocities (vp) of the specimen were recorded in the central core. Although microcracking was induced at the contact region, the highest velocities vp of the specimen were registered there, because of the confinement effect produced by the platens, which lead to a local increase in the stiffness of the specimen. The non-homogeneous distribution of vp in the specimen has revealed that the utilization of this parameter as a constant and equal to the value measured in the specimen before testing (as usually adopted in the literature), does not represent the real condition of the damaged specimen. In monzogranite, microcracks propagate mainly through quartz crystals, following a tortuous path subparallel to the loading direction, by releasing high-level of absolute energy, while in marble the propagation of microcracks follows the cleavage planes of calcite, by releasing low-level of absolute energy. The histograms of spatial strength distribution in both rocks have shown good adjustment to a Weibull distribution, but monzogranite exhibited a more accurate adjustment with lower variability than marble. The analysis of signals in the frequency domain showed that the microcracking is characterized by wide band emissions.

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No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renata da Silva Veras.pdf: 14360179 bytes, checksum: d68fcf40ecfdbe46627d6676cc2d9810 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Near Tunuí Missão, in the extreme NW of Amazonas, Rio Negro Province, were recognized granitic rocks, individualized based on criteria petrographic/textural and chemical (whole rock and mineral chemistry) in: biotite granite, muscovite biotite granite and muscovite leucogranite. The muscovite leucogranites are subordinate and occur as a pluton of 10 km2 in the western portion of the study area, intruders in Tunuí Group metasediments. Rocks are inequigranular texture medium to coarse, sometimes pegmatitic, isotropic, but when reworked by shear zone show up foliated with preferential orientation given by the plates of muscovite and biotite, according to general direction NE-SW. The mineralogy of these rocks is composed of plagioclase zoned with core oligoclase (An10-18) and rim of albite (An2-3), potassium feldspar, primary muscovite, biotite (annite-siderophyllite) of peraluminous magma, garnet and tourmaline. The rocks are strongly peraluminous character, typical of type S granites. Geochronological data U-Pb zircon indicated an age of 1,52 ± 26 Ga for the crystallization of these rocks. The muscovite biotite granites have inequigranular texture fine to medium, medium to coarse sometimes. Rarely are isotropic and when reworked the shear zone given foliation by exhibit preferred orientation of mafic second NNE-SSW. Sometimes ghosts structures are preserved, like folds with axial plane attitude of 330 ° / subvertical. These rocks are composition dominantly monzogranitic and are characterized by mineral association composed of andesitic plagioclase zoned core (An30-39) and rim of the albite (An8), potassium feldspar, biotite (annite-siderophyllite), primary muscovite and epidote with texturally primary core allanite. The muscovite biotite granites are metaluminous to slightly peraluminous rocks with normative corundum (> 1%) in the samples more peraluminous. Age crystallization U-Pb zircon obtained from 1.81 ± 18 Ma. Its likely source is the paragneisses Group Tunuí. The biotite granites rocks occurring broader and are distributed in the northern and southwestern portions of the study area, intrusive in Tunuí Group metasedimentary rocks. Have inequigranular medium to coarse texture, generally isotropic, but when reworked by shear zone show NE-SW orientation. Porphyritic rocks are also found with preferred orientation of phenocrysts ripiformes feldspar up to 5 cm, the second direction 130 ° / subvertical, which indicates flow magmatic. Compositionally are classified as monzogranites with plagioclase composition dominantly oligoclase (An21-26), potassium feldspar, biotite (annite-siderophyllite), calcium amphibole (edenite), titanite and epidote texturally primary core with or without allanite. Show affinity with the calc-alkaline series of high-K, metaluminous to slightly peraluminous character. The main differentiation process responsible for the generation of biotite granite is the fractional crystallization. These granites crystallized under conditions of high oxygen fugacity marked by the assembly: titanite + magnetite and quartz, and termobarometry from the pair amphibole - plagioclase and Al in the hornblende provide crystallisation conditions of 797 º C and 4.8 kbar. We obtained acrystallization age of 1,82 ± 13 Ma U-Pb for the biotite granites. The diversity of granitic rocks near Tunuí Missão can be attributed to the occurrence of two orogenies, Cauaburi and Içana. The Paleoproterozoic magmatism intenses, generating the calc-alkaline granites (biotite granite) and the first generation of the type S granites (muscovite biotite granite), are probably related to Cauaburi Orogeny. The second generation of type S granites (muscovite leucogranites) is possibly attributed to Içana Orogeny. / Nas proximidades da Missão Tunuí, no extremo NW do Amazonas, Província Rio Negro, foram reconhecidas rochas graníticas, individualizadas com base nos critérios petrográficos / texturais e químicos (rocha total e química mineral) em: biotita granito, muscovita biotita granito e muscovita leucogranito. Os muscovita leucogranitos são subordinados e ocorrem como um plúton de 10 km2 na porção oeste da área de estudo, intrusos nos metassedimentos do Grupo Tunuí. São rochas com textura inequigranular média a grossa por vezes pegmatóide, isótropas, porém quando retrabalhadas pela zona de cisalhamento mostram-se foliadas com orientação preferencial dada pelas placas de muscovita e biotita, segundo a direção geral NE-SW. A mineralogia dessas rochas é formada por plagioclásio zonado com núcleo de oligoclásio (An10-18) e borda de albita (An2-3), feldspato potássico, muscovita primária, biotita (anita-siderofilita) de magmas peraluminosos, granada e turmalina preta. São rochas de caráter fortemente peraluminosas, característica típica de granitos tipo S. Dados geocronológicos U-Pb em zircão apontaram uma idade de 1,52 ± 26 Ma para a cristalização destas rochas. Os muscovita biotita granitos possuem textura inequigranular fina a média, por vezes média a grossa. Raramente são isótropas e quando retrabalhadas pela zona de cisalhamento exibem foliação dada pela orientação preferencial dos minerais máficos segundo NNE-SSW. Algumas vezes apresentam estruturas fantasmas preservadas como dobras com atitude do plano axial de 330°/subvertical. Essas rochas têm composição dominantemente monzogranítica e são caracterizadas pela associação mineral composta por plagioclásio zonado com núcleo andesítico (An30-39) e borda albítica (An8), feldspato potássico, biotita (anita-siderofilita), muscovita primária e epidoto texturalmente primário com núcleo de allanita. São rochas peraluminosas a levemente metaluminosa com coríndon normativo (> 1%) nas amostras peraluminosas com idade de cristalização U-Pb, obtida em zircão de 1,81 ± 18 Ma. Sua provável fonte são os paragnaisses do Grupo Tunuí. Os biotita granitos são as rochas com ocorrência mais ampla e estão distribuídos nas porções norte e sudoeste da área de estudo, intrusivas nas rochas metassedimentares do Grupo Tunuí. Apresentam textura inequigranular média a grossa, geralmente isótropas, porém quando retrabalhadas por zona de cisalhamento mostram orientação NE-SW. Também são encontradas rochas porfiríticas com orientação preferencial dos fenocristais ripiformes de feldspato com até 5 cm, segundo a direção 130°/subvertical, que indica o fluxo magmático. Composicionalmente são classificados como monzogranitos com plagioclásio de composição dominantemente oligoclásio (An21-26), feldspato potássico, biotita (anita-siderofilita), anfibólio cálcico (edenita), titanita e epidoto texturalmente primário com ou sem núcleo de allanita. Mostram afinidade com a série cálcio-alcalina de alto K, caráter metaluminoso a levemente peraluminoso. O principal processo de diferenciação responsável pela geração dos biotita granitos é a cristalização fracionada. Esses granitos cristalizaram sob condições de alta fugacidade do oxigênio marcado pela assembleia: titanita + magnetita e quartzo, e a termobarometria a partir do par anfibólio - plagioclásio e Al total em hornblenda fornecem condições de cristalização mínima de 797º C e 4,8 kbar. Foi obtida uma idade de cristalização de 1,82 ± 13 Ma U-Pb para os biotita granitos. A diversidade de rochas graníticas nas proximidades da Missão Tunuí pode ser atribuída à ocorrência de duas orogenias, Cauaburi e Içana. A granitogênese Paleoproterozóica, geradora dos granitos cálcio-alcalinos (biotita granito) e a primeira geração dos granitos tipo S (muscovita biotita granito), provavelmente estão relacionadas à Orogenia Cauaburi. A segunda geração de granitos tipo S (muscovita leucogranitos) possivelmente é atribuída à Orogenia Içana.

[pt] Diferentemente de muitas outras rochas, o carvão é uma rocha sedimentar composta principalmente de matéria orgânica derivada de detritos vegetais, acumulados em turfeiras em diferentes períodos geológicos. O carvão é um recurso econômico essencial em muitos países, tendo sido a principal força motriz por trás da revolução industrial. O carvão é amplamente utilizado industrialmente para diversos fins: carbonização e produção de coque, produção de ferro/aço, carvão térmico para gerar eletricidade, liquefação e gaseificação. A utilização do carvão é ditada pelas suas propriedades que são geralmente classificadas como sua composição, rank e grau. A composição do carvão, em termos dos seus macerais, e a sua classificação são determinadas manualmente por um petrógrafo, devido à sua natureza complexa. Este estudo almejou desenvolver um método automático baseado na aprendizagem de máquina para segmentação automática de macerais a nível de grupo e um módulo para determinação de rank por refletância em imagens petrográficas do carvão que pode melhorar a eficiência deste processo e diminuir a subjetividade do operador. foi desenvolvida uma abordagem de aprendizagem profunda da arquitetura baseada na Mask R-CNN para identificar e segmentar o grupo de maceral vitrinite, o qual é fundamental para a análise do rank, uma vez que a classificação é determinada pela reflectância da collotelinite (maceral desse grupo). Em segundo lugar, foi desenvolvido um método de processamento de imagem para analisar as imagens segmentadas de vitrinite e determinar a classificação do carvão, associando os valores cinzentos à reflectância. Para a segmentação de maceral, foram utilizadas cinco amostras para treinar a rede, 174 imagens foram utilizadas para treino, e 86 foram utilizadas para validação, com os melhores resultados obtidos para os modelos de vitrinite, inertinita, liptinita e colotelinita (89,23%, 68,81%, 37,00% e 84,77% F1-score, respectivamente). Essas amostras foram utilizadas juntamente com outras oito amostras para determinar os resultados de classificação utilizando a reflectância de collotelinite. As amostras variaram entre 0,97% e 1,8% de reflectância. Este método deverá ajudar a poupar tempo e mão-de-obra para análise, se implementado num modelo de produção. O desvio médio quadrático entre o método proposto e os valores de reflectância de referência foi de 0,0978. / [en] Unlike most other rocks, coal is a sedimentary rock composed primarily of organic matter derived from plant debris that accumulated in peat mires during different geological periods. Coal is also an essential economic resource in many countries, having been the main driving force behind the industrial revolution. Coal is still widely used industrially for many different purposes: carbonization and coke production, iron/steel making, thermal coal to generate electricity, liquefaction, and gasification. The utility of the coal is dictated by its properties which are commonly referred to as its rank, type, and grade. Coal composition, in terms of its macerals, and its rank determination are determined manually by a petrographer due to its complex nature. This study aimed to develop an automatic method based on machine learning capable of maceral segmentation at group level followed by a module for rank reflectance determination on petrographic images of coal that can improve the efficiency of this process and decrease operator subjectivity. Firstly, a Mask R-CNN-based architecture deep learning approach was developed to identify and segment the vitrinite maceral group, which is fundamental for rank analysis, as rank is determined by collotelinite reflectance (one of its individual macerals). Secondly, an image processing method was developed to analyze the vitrinite segmented images and determine coal rank by associating the grey values with the reflectance. For the maceral (group) segmentation, five samples were used to train the network, 174 images were used for training, and 86 were used for testing, with the best results obtained for the vitrinite, inertinite, liptinite, and collotelinite models (89.23%, 68.81%, 37.00% and 84.77% F1-score, respectively). Those samples were used alongside another eight samples to determine the rank results utilizing collotelinite reflectance. The samples ranged from 0.97% to 1.8% reflectance. This method should help save time and labor for analysis if implemented into a production model. The root mean square calculated between the proposed method and the reference reflectance values was 0.0978.