Se aborda el estudio de la Formación Piedras de Afilar desde el punto de vista sedimentológico y estratigráfico, con el objetivo de caracterizar las rocas sedimentarias que la conforman, los paleoambientes depositacionales y la evolución de la cuenca que la aloja. Del mismo modo se pretende precisar la edad de la unidad, por medio de métodos geoquímicos: U-Pb LA ICP-MS en circones de areniscas; U-Pb LA ICP-MS en circones de los cuerpos intrusivos; isótopos estables C y O en calizas; Sm-Nd en pelitas; Sr en calizas; y métodos bioestratigráficos (maceraciones palinológicas en pelitas y calizas). A partir del análisis de facies y los resultados geocronológicos obtenidos, se divide esta unidad – conservando el rango de formación - en tres miembros: (1) Miembro Cuchilla Alta, compuesto por facies de conglomerados, areniscas cuarzosas y subarcosas de color blanquecino, arenitas limosas y pelitas grises y rojizas; con estructuras sedimentarias muy bien preservadas, tales como estratificación entrecruzada planar, artesa, hummocky y megahummocky, óndulas asimétricas, óndulas de interferencia y calcos de flujo; (2) Miembro Arroyo Junquito, compuesto principalmente por facies de pelitas grises oscuras, verdes y rojizas, con laminación ondulítica; y (3) Miembro Arroyo de la Tuna, compuesto por margas y calizas margosas de color gris, ritmitas marga/pelita grises y verdosas, intercaladas con pelitas oscuras. En el análisis de facies se definen y caracterizan cuatro asociaciones, las cuales son interpretadas desde el punto de vista paleoambiental, definiendo un ambiente marino somero litoral de playa y los subambientes más proximales y distales correspondientes. Se realizan estudios mineralógicos para caracterizar las distintas facies sedimentarias, utilizando métodos petrográficos, tales como la observación de cortes delgados y la difractometría de rayos X (XRD), con el fin de determinar los principales factores que controlan la depositación (roca fuente, paleorrelieve y paleoclima) y la diagénesis. También se realiza un análisis detallado de las paleocorrientes y estudios de proveniencia para completar la interpretación paleogeográfica de la cuenca que se propone aquí como Cuenca Piedras de Afilar. / The objective of study is the sedimentary and stratigraphic detailed analysis of the Piedras de Afilar Formation. Sedimentary rocks, depositional environments and sedimentary basin are detailed studied and described. The age of this unit will also be obtained, through geochemical methods: U-Pb LA ICP-MS in zircons from sandstones and from intrusive rocks, C and O stable isotopes in limestones; Sm-Nd in shales; Sr in limestones; and biostratigraphic methods (palinological macerations in shales, siltstones and limestones). According to facies analysis and geochronology, the studied geologic unit is here considered of “formation” stratigraphic order and divided in three members: (1) Cuchilla Alta Member, formed by conglomerates, yellowed white quatzitic and subarcosic sandstones, and gray to redish siltstones and shales, showing well preserved sedimentary structures as trough cross stratification (TCS), hummocky and megahummocky cross stratification (HCS), ripples, interference ripple marks and flute casts; (2) Arroyo del Junquito Member, formed by dark, reddish and greenish shales and siltstones, with wavy lamination; and (3) Arroyo de la Tuna Member, formed by gray limestones and marls, gray to green limestone/shale rithmites and dark shales interbeded. Facies analysis was undertaken to define and characterize four facies associations, interpreting marine palaeoenviroment and corresponding shallower and deeper microenviroments. Mineralogical studies are taken to characterize each sedimentary facies, study thin sections in the microscopy and X ray analysis, to determine main factors of sedimentation process (source rock, palaeorelief and palaeoweather) and diagenesis. Detailed palaeocurrents and provenance studies are also carried out to complete the Piedras de Afilar Basin palaeogeography interpretation.

Submitted by Teresa Cristina Rosenhayme (teresa.rosenhayme@cprm.gov.br) on 2017-10-17T14:25:49Z No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-18T07:58:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-18T08:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T08:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) Previous issue date: 2017 / Os fluxos vulcânicos ácidos da Província Magmática do Paraná no flanco norte da Calha de Torres, no planalto sul de Santa Catarina, compreendem o topo de uma sequência vulcânica cretácea de 750 m de espessura e marcada por três episódios magmáticos: (1) extensivo vulcanismo intermediário a básico; (2) vulcanismo ácido; (3) magmatismo intrusivo raso de composição básica. Os derrames sotopostos à unidade ácida são em sua predominância do tipo rubbly pahoehoe e andesitos basálticos composicionalmente semelhantes aos magmas do tipo Gramado e localmente ao tipo Esmeralda. A sucessão ácida abrange rochas do Tipo Palmas, subtipo Caxias do Sul na base e Anita Garibaldi preferencialmente no topo. As rochas ácidas se distribuem em platôs separados por lacunas erosivas. O Platô de São Joaquim (PSJ) é o objeto principal deste estudo e estende-se por 270 km², tem espessura máxima de ≅150 m e apresenta volume estimado em ≅27 km³ de dacitos. A sequência vulcânica mergulha suavemente para SW e tem a base situada a ≅1.000 m de altitude no extremo SW do platô e a ≅1.450 m na extremidade NE. A arquitetura interna das unidades vulcânicas ácidas, construídas com base em litofácies de campo e petrografia, permite a identificação de no mínimo oito mesas vulcânicas interdigitadas e por vezes sobrepostas, com espessura máxima individual de 125 m e comprimento máximo estimado em 40 km. Estas dimensões refletem altas razões de aspecto, semelhantes as de lavas basálticas. As correlações com o Grupo Etendeka seriam as seguintes: a unidade vulcânica basal do PSJ é correlacionada com a Formação Wêreldsend e pode ser classificada como do subtipo Caxias do Sul Médio. As outras unidades vulcânicas do platô são correlacionadas com a Formação Grootberg e podem ser classificadas como do subtipo Caxias do Sul Superior. As rochas do Platô de Santa Bárbara, localizado próximo à escarpa da Serra Geral, são do subtipo Caxias do Sul Superior (unidade basal) e do subtipo Anita Garibaldi (unidade do topo), sendo o último correlacionado com a Formação Beacon. A origem das rochas vulcânicas ácidas é atribuída a erupções contínuas de grandes volumes de magma em altas temperaturas que extravasaram sobre o relevo plano e que com alimentação ininterrupta de lavas criaram fluxos com alta retenção de calor, originando mesas vulcânicas muito extensas. As seguintes características são observadas nas rochas do PSJ: (1) geometria tabular das unidades vulcânicas com margens lobadas e línguas de lavas envelopadas por camadas de vidro vulcânico; (2) gradação de zonas maciças no núcleo das unidades para zonas muito amigdaloidais com geodos no topo; (3) margens das unidades limitadas por camadas de vidro vulcânico amigdaloidal com fluxo de amígdalas desviando fragmentos rochosos; (4) presença rara e localizada de brechas autoclásticas, as quais teriam sido digeridas pelo fluxo da lava de alta temperatura; (5) margens íngremes; (6) presença de cristais de plagioclásio com hábitos esqueletais; (7) orientação preferencial de fenocristais de piroxênio e plagioclásio e (8) ausência de feições piroclásticas, inclusive nas porções basais das unidades e, ausência de zonas menos ou não soldadas. Estas características corroboram a hipótese de que as rochas ácidas do PSJ são remanescentes de extensas mesas vulcânicas coalescidas. Estas mesas teriam se originado por meio de erupções de fontes fumegantes a partir de feixes de fissuras extremamente compridas pelas quais extravasavam lavas na forma efusiva ou então alimentadas localmente por aspersão.

Geólogo / La zona de estudio se encuentra a los 29ºS aproximadamente, en la transición entre la III y IV región, en el Norte Chico de Chile. Específicamente, este estudio abarca rocas pertenecientes al basamento metamórfico paleozoico costero que aflora entre el poblado de Punta de Choros y la localidad de Chañaral de Aceituno, 20 km hacia el Norte. El basamento metamórfico costero ha sido interpretado como relictos de un paleo prisma de acreción para la gran mayoría del margen chileno, con segmentos continuos y bien estudiados al sur de los 34ºS, lográndose aplicar en éstos el concepto de cinturón metamórfico pareado. Sin embargo, hacia el norte se pierde la continuidad de afloramientos, y la erosión por subducción termina por enmascarar la evidencia de un prisma. Las rocas estudiadas conforman el aquí llamado Complejo Metamórfico Punta de Choros, el cual está constituido principalmente por esquistos micáceos de albita y granate, intercalados tectónicamente con esquistos anfibólicos de titanita. En menor proporción aparecen metaturbiditas, de menor grado metamórfico y tamaño de grano. La disposición de las rocas está dada por una foliación de rumbo NE aproximado, manteando suavemente hacia el E en unos 30º. Se realiza un modelamiento termodinámico de dos muestras; un esquisto micáceo de granate y estaurolita (JN14), y una anfibolita de granate y albita (JN34), ésta última interpretada como parte de un bloque exótico dentro de la unidad de esquistos anfibólicos. Ambas muestras presentan granates zonados, de los cuales se obtuvieron mapas composicionales, y perfiles composicionales detallados. También se analizan las composiciones minerales de las otras fases mayores presentes, y para cada muestra se obtienen los porcentajes en óxidos de los elementos mayores de roca total. Combinando ambos análisis, se realiza un modelo utilizando PERPLE_X, un programa computacional que realiza cálculos termodinámicos del cual se desprenden puntos de equilibrio en el espacio P-T a los cuales se habrían generado las reacciones responsables de distintos arreglos o fases minerales observadas. Estos puntos sugieren una trayectoria horario para JN14, pasando por los 500ºC-0.4 GPa y los 530ºC-0.42 GPa, correspondientes al núcleo y borde del granate respectivamente. Por su parte, la muestra JN34 instiga una trayectoria antihoraria, donde los núcleos de granate entregan condiciones de 700ºC-0.8 GPa, con un recrecimiento a los 700ºC-0.95 GPa, interpretado como un enterramiento isotermal de unos 5 km. La paragénesis retrógrada apunta a condiciones metamórficas aproximadas de 500ºC-0.95 GPa, sugiriendo un enfriamiento isobárico de unos 200ºC. Circones detríticos entregan edades mínimas carboníferas. Esto indica un traslape entre el proceso de sedimentación y metamorfismo dentro del prisma, teniendo en cuenta que dataciones en anfíbolas metamórficas indican que el sistema habría estado activo, al menos, desde el Carbonífero Inferior. La trayectoria de JN14 concuerda con la serie de metamorfismo barroviano, similar a las reportadas previamente para las rocas del basamento metamórfico en el Norte Chico de Chile, sin embargo, la muestra JN34 toma otro camino. Estas rocas representarían estados iniciales de subducción, previo a la hidratación de la cuña astenosférica. La subducción de sedimentos posteriores causaría la hidratación y enfriamiento del manto y las rocas colindantes, desplazando las isotermas, lo cual permitiría generar tanto enterramiento isotermal como enfriamiento isobárico, dependiendo de la trayectoria física y temporal que tome la roca.

Geólogo / Desde el extremo norte de Chile hasta los 34° S rocas metamórficas del basamento de los Andes chilenos afloran de manera discontinua, entre estas se cuentan los Esquistos El Jardín y el Complejo Metamórfico Quebrada del Carrizo unidades litoestratigráficas que afloran en la Cordillera de Domeyko. El estudio de estas unidades es motivado por el conocimiento reducido que se tiene acerca de ellas y las ansias de averiguar más acerca de la evolución Paleozoica en la zona. En este estudio se realiza una descripción petrográfica tanto a nivel de afloramiento como en muestra de mano y mediante microscopía óptica que entrega como resultado características propias de esquistos de protolito pelítico para los Esquistos El Jardín y esquistos pelíticos y esquistos verdes con probable protolito volcánico básico para el Complejo Metamórfico Quebrada del Carrizo. Edades de circones detríticos separados a partir de muestras obtenidas en los Esquistos El Jardín son obtenidas mediante datación U-Pb, estas se utilizan para interpretar la fuente y dirección de proveniencia de los sedimentos que dieron origen a su protolito, además de entregar información relevante para dilucidar la edad en que estos fueron metamorfizados y como debió ser su historia de exhumación. Se realizó una comparación de las unidades en estudio con otras de similares características localizadas en la zona norte de Chile, como el Complejo Metamórfico El Tránsito y el Complejo Metamórfico del Choapa, junto con otras unidades cercanas que posiblemente pudieron tener una génesis similar, entre ellas la Fm. Las Tórtolas, El Toco y Huentelauquén. La petrografía muestra gran similitud con los complejos metamórficos y con la Fm. Las Tórtolas; mientras que los datos de geocronología entregan datos similares solo a los de los complejos metamórficos. Como consecuencia de los resultados obtenidos, las comparaciones realizadas y el hecho de que los complejos metamórficos mencionados han sido descritos en publicaciones anteriores como parte del Complejo Acrecionario Paleozoico en el borde occidental del terreno Chilenia, se puede interpretar que las unidades en estudio sufrieron un proceso de génesis similar y que el límite del Complejo Acrecionario Paleozoico se extendería al área donde afloran los Esquistos El Jardín y el Complejo Metamórfico Quebrada del Carrizo.

Geóloga / Los centros eruptivos Paniri, Cerro Lavas de Chao, Cerro del León y Toconce conforman una cadena volcánica de orientación NW-SE ubicada inmediatamente al NW del sistema geotermal del Tatio, en la segunda región de Antofagasta, Chile. Tienen una edad aproximada Pleistocena y según dataciones U/Pb realizadas en circones, el extremo NW de la cadena sería el más joven (Paniri y Chao, de edades similares), y el extremo SE el más antiguo (Toconce). La cadena está formada por tres estratovolcanes y un flujo de lava tipo Coulée, de composiciones dacíticas ricas en piroxeno y biotita. Estas rocas pertenecen a una serie subalcalina, son metaluminosas y poseen signatura característica calcoalcalina asociada al margen convergente de placas frente a las costas de Chile. La química de roca total, la petrografía y la química mineral permiten respaldar la hipótesis de un origen común para estos centros eruptivos, al observarse en ellos comportamientos y tendencias similares (mostrando el Cerro Lavas de Chao algunas particularidades que lo distinguen de los demás). Se observa una amplia gama textural presente en las fases minerales predominantes de las rocas, sobre todo en fenocristales de plagioclasa. Estas texturas reflejan principalmente procesos de desequilibrio a lo largo de la evolución magmática, evidenciando estadíos magmáticos de composiciones variables, y condiciones termodinámicas cambiantes. Existe evidencia química y textural que sugiere que los magmas de estos centros eruptivos habrían sufrido procesos de cristalización fraccionada durante su evolución, mientras que zonaciones inversas y oscilatorias halladas en cristales de plagioclasa y piroxeno, podrían indicar que algunos fenocristales serían derivados de procesos como cambios rápidos en condiciones de temperatura, pérdida rápida de volátiles en un magma hidratado, o mezcla de magmas. Las condiciones pre-eruptivas calculadas mediante termobarometría para la cadena son: temperatura (con valores entre 818±37 ºC y 927±38 ºC), contenido de agua del magma (con valores entre 5,2±0,4% y 5,3±0,4%), fugacidad de oxígeno (con valores logarítmicos hallados entre -10,3±0,5 y -12,6±0,5) y presión. Para esta última variable se obtuvieron dos tendencias calculadas usando dos técnicas diferentes: la primera, de valores entre 147±16 Mpa y 220±24 MPa, calculados con termobarometría de anfíboles, y la segunda, con valores entre 640±280 MPa y 890±280 MPa, obtenidos mediante termobarometría de dos piroxenos. En función de estos datos se sugiere la idea de que los fundidos de la cadena Paniri-Toconce habrían sido parte de un proceso de cristalización continua a distintas profundidades, con al menos dos pausas en su ascenso: la primera a ~35 km (asociada al cálculo mediante dos piroxenos), y la segunda a ~8 km de profundidad (asociada al cálculo mediante anfíboles). Se propone que el ascenso de fundidos habría sido un proceso cuasi-adiabático. Para la fugacidad de oxígeno se observan también dos tendencias: una asociada a condiciones oxidantes cercanas al buffer NNO+2 (Volcanes Cerro del León y Toconce), y otra con condiciones menos oxidantes que las anteriores, cercanas al buffer NNO (Cerro Lavas de Chao).

The Penedes half-graben represents a natural field laboratory for the study of the link between tectonics and palaeofluids because it exposes numerous outcrops that allow a global and complete diagenetic study of the basin from Mesozoic to present times. The Penedes half-graben is located in the central part of the Catalan Coastal Ranges (CCR) and results from the superposition of three main tectonic events: (1) the Mesozoic extensional phase which is divided into two Mesozoic rift episodes: the first, Late Permian to Triassic in age and the second, latest Oxfordian to Aptian in age; (2) the Paleocene to middle Oligocene compressional phase which includes the emplacement of ENE-to-NE-trending thick-skinned thrust sheets bounded by SE dipping thrusts with a limited left-lateral strike-slip motion; (3) the late Oligocene?- Neogene extensional phase which split the CCR into a set of ENE-WSW blocks mainly tilted toward the NW, constituting the actual horst-and-graben systems now present at the northwestern Mediterranean. Samples were taken in 19 different outcrop areas located within three main structural domains: the Gaia-Montmell domain, which represents the footwall block of the SE-dipping major normal faults that bound the north-western margin of the basin, the Central Penedes domain, which comprises the central Miocene syn- and post-rift deposits and the Garraf domain, which comprises a group of small syn-depositional tectonic horsts and half-grabens developed in the Garraf horst during its Neogene evolution. Based on the macro and microstructural analysis combined with geochemical results from host rocks, fault rocks and fracture cements, the following diagenetic events have been identified: (1) Very early stages characterized by micritization, early irregular micro-fractures resulting from opening in poorly-lithified sediments and early calcite cement precipitations; (2) Progressive burial stages characterized by brecciation, stylolization and dolomitization; (3) Fracturing and cementations characterized by ninth major deformation stages with their related cements, breccias and stylolites, and (4) four karstification events with associated collapse breccias, sediments and cements filling the fracture, vug and cavern porosities. A depositional control of the δ(18)O values of the syn-rift Mesozoic sediments (Valanginian, Barremian and Aptian) related to the position of the different outcrops with respect to the Mesozoic normal faults is inferred from the values reported in this study. The isotopic values of the Miocene marine facies, depleted in δ(18)O and δ(13)C respect to the expected values for the Miocene seawater, together with the chalky appearance of these limestones, indicate that the Miocene marine limestones were re-balanced under the meteoric diagenetic environment. The meteoric fluid precipitating the calcite cement in the conglomerates of the lower continental complexes was responsible for diagenetically altering the marine host limestone. A different meteoric fluid, more influenced by soil-derived CO2, precipitated the calcite cement present within the upper continental complexes. The fluids circulating through the fractures attributed to the second stage of the Mesozoic rifting were precipitated from formation waters during the progressive burial of the sediment, in a closed palaeohydrological system. From the Paleocene to the mid-Oligocene the fluids circulating through the compressional fractures had a meteoric origin. Due to the Paleogene compression, Mesozoic rocks were uplifted, subaerially exposed and extensively karstified. Different types of sediments and cements were deposited filling the karstic cavities under the meteoric diagenetic environment. Related to the syn- and early post-rift stage, the fractures were sealed by meteoric fluids under both, phreatic and vadose zones. The normal faults attributed to the late post-rift stage favoured the upflowing of marine fluids expelled from the compaction of the late Burdigalian to the early Serravallian marine sediments producing the dolomitization of the host rocks and the precipitation of dolomite cements within the fractures. During the late post-rift and related to latest tensional fractures occurrence different types of meteoric fluids circulated through the fractures. These fluids were precipitated from phreatic to vadose cements, agreeing with the uplift of the entire basin and/or with the falling-down of the meteoric water table related to a generalized sea level fall in the Mediterranean area during the Messinian. / La formació de la conca del Penedès està associada a un període extensiu d’edat neògena que provocà l’obertura del Solc de València. El marge nord-oest del Solc de València està constituït per una sèrie de grabens (Penedès, Vallès, Barcelona ...) i horsts (Garraf, Gaià-Montmell, Montnegre ...), el conjunt dels quals formen la Serralada Costanera Catalana. Aquesta serralada resulta de la superposició de tres esdeveniments tectònics principals: (1) l’extensió Mesozoica, compresa entre el Pèrmic i el Cretàcic inferior, (2) la compressió Paleògena, la qual produí la inversió de les principals conques extensives Mesozoiques i (3) l’extensió neògena, compresa entre l’Oligocè tardà i el Miocè mig, la qual generà l’actual sistema de rift de la Mediterrània occidental. S’han estudiat 19 afloraments localitzats tant en els alts estructurals, Garraf i Gaià-Montmell, com en el sector central de la conca del Penedès. A partir de les dades macro I microestructurals, juntament amb els resultats geoquímics de les roques encaixants, roques de falla i els ciments que reomplen les fractures, s’han identificat els següents estadis diagenètics: i. un primer estadi diagenètic temprà caracteritzat per la formació de microfractures de morfologies irregulars, formades en un sediment poc litificat i per la precipitació d’un ciment de calcita poc interaccionat amb la roca de caixa. ii. un segon estadi d’enterrament caracteritzat per la bretxificació i dolomitització de la roca encaixant i la generació d’estilòlits sub-paral•lels a l’estratificació. iii. nou etapes de deformació amb diferents tipus de rebliments associats a les fractures. iv. quatre estadis de carstificació caracteritzats per diferents tipus de bretxes de col•lapse, sediments i ciments que reomplen les porositats tipus fractura i vug, generades a partir de la dissolució. Els fluids relacionats amb l’extensió Mesozoica són característics d’aigües de formació, en canvi, els fluids que circularen al llarg de les fractures compressives paleògenes, són coherents amb fluids d’origen meteòric altament interaccionats amb la roca de caixa. L’extensió Neògena es caracteritza per una circulació predominant de fluids meteòrics no interaccionats amb la roca de caixa. És en l’estadi de post-rift on s’ha definit una dolomitització parcial de l’encaixant produïda per la barreja d’aigües marines i meteòriques. Durant l’estadi de post-rift tardà tingué lloc un esdeveniment de dissolució càrstica molt extens, el qual es relaciona amb la baixada del nivell del mar durant el Messinià.

La predicción de las propiedades de transporte de fluidos es una labor de importancia primordial en áreas científicas de gran interés económico. Las dificultades encontradas en describir y predecir cualquier problema ingenieril relacionado con el flujo de fluidos en medios rocosos carbonáticos es un desafío compartido entre los investigadores dedicados a este tema, atribuido principalmente al gran número de variables a ser consideradas. Las texturas de origen primario y secundario, la composición mineralógica, la porosidad y la distribución de tamaño de poro, la proporción clasto/matriz/cemento/tipo de poro, el arreglo espacial de los elementos texturales y estructurales, entre otros, actúan simultáneamente a escala de poro hasta escalas superiores, impactando sobre un único parámetro de conjunto investigado. Como resultado, los modelos de predicción clásicos no describen correctamente las propiedades de transporte de fluidos, debido a la pobre relación encontrada entre los resultados experimentales y las estimaciones teóricas. Esto podría deberse, en parte, a la exclusión de parámetros claves en las teorías existentes, a la simplificación excesiva de las ecuaciones generalizadas y a la aplicación inadecuada de modelos determinísticos para evaluar medios porosos caóticos. Esta investigación tiene como objetivo desarrollar modelos de flujo monofásico en rocas carbonáticas de agua dulce y marinas, con el propósito de describir procesos de flujo reales, tanto en medios no saturados (capilaridad) como saturados (permeabilidad), a partir de un enfoque teórico y experimental. Para ello, primero se cuantifican en profundidad los factores intrínsecos de las rocas y posteriormente se determina su control sinérgico sobre el comportamiento del flujo de fluidos. Con base en la conceptualización adecuada del espacio poroso interconectado, como también en la selección y parametrización de las variables petrológicas y petrofísicas más significativas, se introducen nuevas ecuaciones empíricas de regresión lineal múltiple y soluciones semi-analíticas para estimar la permeabilidad. La atención se centra en modelos de predicción de la permeabilidad a partir de la imbibición capilar, la estructura del poro y la mojabilidad, asumiendo que el frente capilar en el ensayo de imbibición espontánea alcanza un estado de saturación completa como el presentado en la permeabilidad absoluta. En esta investigación se escogieron tres tipos de dolomías fracturadas y dos travertinos de la Cordillera Bética (SE de España), y una caliza lacustre de la Cuenca de Madrid (Centro de España), comercializadas como mármoles y ampliamente utilizadas como material de construcción. A fin de verificar los modelos de permeabilidad e identificar los principales factores de control, también se estudiaron y se compararon algunas rocas sedimentarias adicionales provenientes de España (biocalcarenita, biocalcirrudita, oosparita y arenisca) y dos rocas volcánicas (tobas de lapilli) de la Isla de Madeira, Portugal. En conjunto, estas rocas además de presentar una petrogénesis y composición mineralógica diferenciada, también exhiben una amplia gama de características petrográficas que proporcionan distintos grados de conectividad, porosidades, distribuciones de tamaño de poro, coeficientes de absorción de agua por capilaridad y de permeabilidades al agua. El análisis de componentes principales y los modelos de regresión propuestos para las dolomías fracturadas demostraron claramente, por un lado, que el sistema poroso en medios no saturados debe ser modelado a partir de la combinación de tubos capilares con geometría diferente representando la matriz (cilíndricos) y las fisuras (prismas rectangulares) y, por otro lado, que la cuantificación detallada del tamaño de la fisura permitió una predicción más precisa de la permeabilidad en medios saturados. Los resultados experimentales confirman que las propiedades de transporte y su comportamiento anisotrópico dependen en gran medida de la tipología de las fisuras, de las características texturales, de la mineralogía y de la distribución espacial de todos los elementos constituyentes de la fábrica de la roca. Las fisuras con gran apertura generan una succión capilar débil, por lo que no se hallan activas en el transporte de agua por capilaridad, pero son vitales para controlar la permeabilidad. Las brechas tipo «crackle» con clastos pequeños, alto contenido de cemento dolomítico y alta densidad de fisura de tipo interclasto, muestran una fuerte succión capilar. Sin embargo, el alto contenido de cemento calcítico produce tasas anormalmente bajas del ascenso capilar, causadas por una posible contaminación de la superficie de los poros, indicando un estado de mojabilidad parcial con un ángulo de contacto mayor que cero. La buena correlación entre la permeabilidad y los factores geométricos de la fisura ofreció una base adecuada para identificar direcciones permeables preferentes. Adicionalmente, se encontró un valor de densidad de fisura crítica (umbral de percolación) que definió la permeabilidad isotrópica de la matriz. Finalmente, se presenta un nuevo modelo lineal práctico y simple, aplicable a dolomías brechoides, que relaciona la permeabilidad con la capilaridad, la densidad de fisura y la porosidad efectiva. El análisis de estos resultados reveló que el uso del análisis multivariante en dolomías con porosidad de tipo dual es considerablemente más preciso en comparación con los enfoques convencionales. El espacio poroso de las calizas, travertinos, tobas, rocas bioclásticas y areniscas estudiadas se describe como un medio poroso homogéneo constituido por un grupo de tubos capilares paralelos. El análisis estadístico también mostró fuertes correlaciones entre los parámetros petrofísicos de las variedades petrológicas evaluadas. Diversas propiedades fundamentales se ajustan a diferentes expresiones lineales y múltiples, en las cuales la permeabilidad al agua se expresa como una función generalizada de las propiedades. La relación entre la permeabilidad y la porosidad se discute en el contexto de la influencia de la conectividad de los poros y la mojabilidad. Como consecuencia, se propone un modelo generalizado para estimar la permeabilidad en medios porosos homogéneos que incluye información sobre la tasa de fluidos del agua (coeficiente de absorción capilar), propiedades del agua (densidad y viscosidad), mojabilidad (tensión interfacial y ángulo de contacto) y estructura del poro (radio medio del poro y porosidad). Los resultados indican que el radio de poro umbral, en el que el agua percola a través de la roca, logra la mejor descripción del sistema poroso. La ecuación propuesta se compara con las ecuaciones de Carman-Kozeny y Katz- Thompson y alcanza predicciones muy precisas de la permeabilidad al agua en el rango de 0.01 a 1000 mD. Otro aspecto significativo de esta ecuación consiste en el hecho de que reveló que valores altos de ángulos de contacto permiten obtener resultados confiables en la predicción de la permeabilidad, especialmente en rocas con alto contenido de calcita. Por tanto, se propone una ecuación para estimar la permeabilidad a partir de la sortividad intrínseca en lugar de la capilaridad, eliminando la existencia de cualquier estado de mojabilidad parcial y logrando así una excelente correlación entre los resultados predichos y los experimentales. Una regresión lineal simple que relaciona el coeficiente de absorción capilar con la raíz cuadrada de la permeabilidad, proporcionando por primera vez un alto coeficiente de correlación (R = 0.991) en rocas altamente heterogéneas y anisotrópicas, específicamente en tobas de lapilli, sugiere que en ausencia de calcita no se espera una absorción anormal de agua por capilaridad y, por consiguiente, este tipo de modelo podría aplicarse de manera muy efectiva en estos casos. En resumen, este estudio ha demostrado que a través de la implementación de un enfoque sistemático que incluye la configuración real del sistema poroso de la roca, la identificación correcta de las variables petrológicas y petrofísicas relacionadas directamente entre sí, la determinación de su efecto sinérgico y, finalmente, la elección adecuada del modelo de permeabilidad a ser aplicado, es factible obtener estimaciones precisas de la permeabilidad.

Esta tesis doctoral es el resultado de una dilatada experiencia de investigación en torno al papel esencial protagonizado por la vertiente técnico¿científica en la restauración de bienes inmuebles principalmente. Para ello, se ha perseguido presentarla, de forma ordenada y sistemática, potenciando su aplicabilidad práctica por parte de los diferentes agentes que intervienen en los procesos de intervención. Aunque esta metodología se centra, sobre todo, en edificios con una amplia casuística desde el punto de vista de la conservación, es exportable también a otros casos para utilizarse como herramienta en la elaboración y desarrollo del proyecto y la intervención restauradora. Se demuestra que es posible establecer una retroalimentación entre la obra y el trabajo analítico para depurar un sistema de actuación que facilite la aplicación de los conocimientos y clarifique el proceso restaurador. Esta investigación ha dado como resultado un núcleo cohesionado de pautas que hace de ¿motor de arranque¿ para la aplicación de procedimientos técnico ¿ científicos creando una amplia red de relaciones, de forma que las experiencias desarrolladas se convierten en modelos de intervención al destacar lo más interesante de cada una. El método seguido se presenta en forma de protocolos, articulados de manera clara, para crear un sistema jerarquizado y ramificado en el que las secuencias lógicas pueden ejecutarse de forma independiente, en función de las prioridades o necesidades, facilitando su realización. Ha sido planteado, de manera directa, utilizando un lenguaje técnico asequible para los diferentes agentes que intervienen en los procesos. La herramienta conseguida es versátil y apta para servir de guía de buenas prácticas en las intervenciones. Uno de los ejes fundamentales de desarrollo es la conservación preventiva que establece la necesidad de planificar las acciones estudiando los riesgos a los que está sometido el patrimonio cultural, adoptar medidas para evitar posibles afecciones y procurar el mantenimiento correcto de sus características materiales, estrategias que permiten una gestión más adecuada de los recursos disponibles. Esa visión integradora incluye una comunicación constante con los actores implicados garantizando la sostenibilidad del proceso. La investigación aplicada se ha organizado a partir del caso concreto de la Catedral de Jaén, que presenta unas condiciones excepcionales para verificar la relación entre diferentes procesos de deterioro y la aplicación de una metodología de restauración en circunstancias reales y con una disponibilidad limitada de recursos. Aunque dicho inmueble actúa como fuente principal de la experiencia, existen abundantes ejemplos que provienen fundamentalmente de otros edificios en los cuales se ha aplicado el mismo criterio secuencial para ordenar la información y poderla utilizar de forma coherente y organizada. / Salmerón Escobar, P. (2013). Optimización de procedimientos técnico-científicos aplicados a la restauración del Patrimonio Cultural [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31206