abstract: Among volcanic gases, sulfur dioxide (SO2) is by far the most commonly measured. More than a monitoring proxy for volcanic degassing, SO2 has the potential to alter climate patterns. Persistently active explosive volcanoes are characterized by short explosive bursts, which often occur at periodic intervals numerous times per day, spanning years to decades. SO2 emissions at those volcanoes are poorly constrained, in large part because the current satellite monitoring techniques are unable to detect or quantify plumes of low concentration in the troposphere. Eruption plumes also often show high concentrations of ash and/or aerosols, which further inhibit the detection methods. In this work I focus on quantifying volcanic gas emissions at persistently active explosive volcanoes and their variations over short timescales (minutes to hours), in order to document their contribution to natural SO2 flux as well as investigate the physical processes that control their behavior. In order to make these measurements, I first develop and assemble a UV ground-based instrument, and validate it against an independently measured source of SO2 at a coal-burning power plant in Arizona. I establish a measurement protocol and demonstrate that the instrument measures SO2 fluxes with < 20 % error. Using the same protocol, I establish a record of the degassing patterns at Semeru volcano (Indonesia), a volcano that has been producing cycles of repeated explosions with periods of minutes to hours for the past several decades. Semeru produces an average of 21-71 tons of SO2 per day, amounting to a yearly output of 8-26 Mt. Using the Semeru data, along with a 1-D transient numerical model of magma ascent, I test the validity of a model in which a viscous plug at the top of the conduit produces cycles of eruption and gas release. I find that it can be a valid hypothesis to explain the observed patterns of degassing at Semeru. Periodic behavior in such a system occurs for a very narrow range of conditions, for which the mass balance between magma flux and open-system gas escape repeatedly generates a viscous plug, pressurizes the magma beneath the plug, and then explosively disrupts it. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Geological Sciences 2015

Sub-volcanic intrusions can form an extensive network of sills, dikes and other intrusion types that make up a plumbing system beneath volcanoes. Such intrusions are the heat source for high-temperature geothermal systems in volcanic areas and therefore, it is of great importance to study them in relation to geothermal exploration and production. In this thesis a part of the plumbing system of Breiðuvík caldera, an eroded central volcano in northeastern Iceland, is studied. A set of magmatic intrusions showing a great range in size and shapes, is exposed in Leirfjall, a mountain composed of the eroded caldera infill of the Breiðuvík volcanic system. Data from these intrusions and their host rock is used as the foundation for numerical modeling using finite element method (FEM) constructed in this thesis. The numerical modeling assumes heat transfer in porous media including conduction and convection where fluid flow is governed by the Darcy‘s law. The aims of it is to compare the cooling times of different intrusions and the temperature distribution caused by intrusions of different sizes and shapes. To obtain input parameters for the numerical modeling, a thermometry study based on the mineral chemistry of the magmatic intrusions in Leirfjall is conducted and the thermal and physical properties of the sedimentary host rock are estimated, while literature values are used for basaltic lava and hyaloclastite host rocks for comparison. The results of the numerical modeling suggest that higher maximum values of increased temperature are reached above one thick intrusions compared to multiple thinner intrusions. When comparing dikes and sills, the dikes raise the maximum temperature of the host rock more than the sills, while the sills raise the average temperature above the intrusions more than dikes. Results of the estimated heat transfer from an arrangement of intrusions similar to what is observed in Leirfjall suggests that a significant increase in maximum increased temperature caused by the intrusions would be short-lived, while the average increase would still be constant over a longer time. Despite of the simplified structure of the numerical models it is the hope that they will provide inspiring data for further research and contribute to a better understanding of the relationship between the shallow magmatic intrusions and geothermal systems. / Vulkaner är en viktig energikälla i många länder runt om i världen. Geotermisk vätska och ånga av högtemperatur som finns i vulkanområden kan utnyttjas för bland annat elproduktion och fjärrvärme. Värmekällan till de geotermiska områdena är magma som ligger ytligt i jordskorpan. All magma når inte ytan i utbrott, utan stannar under vulkanen i form av magmaintrusioner. Intrusionerna av olika former och storlekar utgör ett nätverk som tillsammans utgör vulkanens magma transportsystem. I denna studie studeras en uppsättning av magmaintrusioner på nordöstra Island. Intrusionerna har en gång befunnit sig längre ner i jordskorpan under ett aktivt vulkanområde men exponeras nu vid ytan på grund av glacial erosion. Intrusionernas storlek och form varierar, men de flesta återfinns som gångar, både vertikala och horisontella. När en magmatintrusion bildas värms omkringliggande berggrund och grundvatten upp. Studiens fokus är att undersöka hur temperaturfördelningen i omgivningen skiljer sig vid en stor intrusion jämfört med flera mindre intrusioner med totalt samma volym. Även effekten från olika typer av berggrund runt intrusionerna studerades genom att jämföra temperaturfördelningen och kylningstiderna för intrusioner i tre vanliga bergarter. Numerisk modellering användades för att besvara dessa frågor. Bergarternas fysiska och termiska egenskaper krävdes som ingångsparametrar för den numeriska modelleringen. Parametrana uppskattades genom laboratorieexperiment och termometriberäkningar från fältprover. Värden från publicerat material användes också i modelleringen. Resultaten från den numeriska modelleringen antyder att högre maximivärden för temperaturen nås i berget över en stor, enskild intrusion jämfört med flera mindre intrusioner. När man jämför vertikala og horisontella gångar, ökar de vertikala gångarna berggrundens temperatur mer än de horisontella, medan medeltemperaturen ökar mer över horisontella gångar än i vertikala gångar. Trots den numeriska modellens förenklade struktur är förhoppningen att den nya datan kan inspirera vidare forskning, och bidra till en bättre förståelse om förhållandet mellan grunda magmaintrusioner och geotermiska system.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1619927 bytes, checksum: 2e509eb4db50391173d4bb2ac58780ae (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Antarctic sea, the higher humidity, light and temperature favor the process of hydrolysis of minerals and leaching of bases, in addition to colonization by denser vegetation cover and various activities and a greater presence of birds, resulting in physical and chemical changes of soil known distinct from most of the continent. Studies seeking to understand the processes and the relationships between pedogenetic soil and ecosystems are scarce, especially in the volcanic islands of the Archipelago South Schetlands. This study aimed to broadly examine the chemical and physical characteristics of the volcanic soils of different ages and the influence of soil formation in ornithogenic recent volcanic island of Deception and Penguin. Specifically, the study characterized the chemical, physical and mineralogical to study soil processes that operate in regions of recent volcanism in the Antatctic and its influence on terrestrial. We collected five soil profiles on Deception Island and three on Penguin Island during the summer of 2008. The soils were classified as Cryossols and Leptosols (WRB) and Gelisols and Inceptsols (Soil Taxonomy).Invariably the soil samples had high amounts of gravel and low clay. Soils are developing with incipient distinction between horizons, keeping a strong relationship with the source material. From a chemical standpoint are eutrophic soils with high pH values, except the profile P3 of Penguin Island which showed lower values of the other profiles. The values of P extracted by Mehlich-1 are low forthe profiles without influence of seabirds It became evident the influence of the source material in the chemical composition of soils. Analyses of X-rays showed a mineralogical assemblage composed mainly of plagioclase, potassium feldspar, and pyroxene in addition to smectite clay soil. The presence of primary minerals in the clay fraction shows strong physical weathering and incipient chemical change. According to chemical extractions and values Feo, Alo and Sio was evident in the presence of allophane profiles of Penguin Island, Deception Island while also exists in the presence of some crystalline minerals, but in smaller proportions. Unlike the soils in areas of influence of birds in other parts of Antarctica, the profiles analyzed showed no evidence of phosphate, however, it is clear the influence of seabirds in the development of vegetation, accumulation of organic matter and development of soil fauna. / Na Antártica marítima, a maior umidade, luminosidade e temperatura favorecem os processos de hidrólise dos minerais e lixiviação de bases, além da colonização por coberturas vegetais mais densas e diversas e maior presença de atividades de aves, resultando em alterações físico-químicas dos solos reconhecidamente distintas da maior parte do continente. Estudos que buscam compreender os processos pedogenéticos e as relações entre solo e ecossistemas são escassos, sobretudo nas ilhas vulcânicas do Arquipélago Schetlands do Sul. O presente estudo objetivou de forma geral estudar as características químicas e físicas dos solos vulcânicos de diferentes idades e verificar a influência da ornitogênese na formação de solos vulcânicos recentes das ilhas Deception e Penguin. Especificamente o trabalho caracterizou os aspectos químicos, físicos e mineralógicos a fim de estudar os processos pedológicos que operam em regiões de vulcanismo recente na Antártica e sua influência nos ecossistemas terrestres. Foram coletados cinco perfis de solo na Ilha Deception e três na Ilha Penguin durante o verão de 2008. Os solos estudados foram classificados como Cryosols e Leptosols (WRB) e Gelisols e Inceptsols (Soil Taxonomy). Invariavelmente os perfis estudados apresentaram altos valores de cascalho e baixos teores de argila. São solos com desenvolvimento incipiente com fraca distinção entre horizontes, guardando forte relação com o material de origem. Do ponto de vista químico são solos eutróficos com valores de pH elevados, exceto o perfil P3 da ilha Penguin que apresentou valores mais baixos dos demais perfis. Os valores de P extraído por Mehlich-1 são baixos para os perfis sem influencia ornitogênica, ficando evidente a influencia do material de origem na composição química dos solos. As análises de Raios-X mostraram uma assembleia mineralógica composta basicamente por plagioclásios, feldspatos potássicos, piroxênio além de esmectita na fração argila dos solos. A presença de minerais primários na fração argila indica forte intemperismo físico e incipiente alteração química. De acordo com as extrações químicas e com os valores de Feo, Alo e Sio ficou evidente a presença de alofana nos perfis da ilha Penguin, enquanto na ilha Deception também existe a presença de minerais pouco cristalinos, mas em menores proporções. Diferentemente dos solos estudados em áreas de influencia de aves em outras partes da Antártica, os perfis analisados não apresentaram indícios de fosfatização, no entanto, é evidente a influencia da avifauna no desenvolvimento da cobertura vegetal, acúmulo de matéria orgânica e desenvolvimento da fauna do solo.

A busca por novas acumulações de hidrocarbonetos necessita de esforços exploratórios contínuos, gerando novas possibilidades e modelos geológicos e diminuindo os riscos associados à atividade exploratória. O interesse no entendimento da formação de armadilhas, migração e reservatórios de hidrocarbonetos, associado à halocinese motivou a realização deste trabalho. Apresenta-se como principal objetivo deste trabalho a caracterização e a descrição da evolução halocinética na porção centro-sul da bacia do Espírito Santo. Dados de poços, sísmicos e gravimetria foram utilizados com o intuito de gerar uma interpretação geológica integrada, possibilitando entender à influência do Complexo Vulcânico de Abrolhos (CVA) na evolução tectonossedimentar da área, por meio da técnica de restauração de seção geológica. Na área estudada, ocorreu uma intensa atividade halocinética, já a partir do Albiano, em resposta a distensão causada pela subsidência da bacia e a abertura do Atlântico Sul. Durante o Neocretáceo, cunhas clásticas do Rio Doce adentraram na bacia provocando um novo pulso halocinético, resultando num aumento da taxa de sedimentação nas mini-bacias. Em outras regiões esta progradação causou a migração da camada-mãe de sal para porções distais da bacia, acarretando uma deficiência no suprimento de sal. Isto ocasionou o colapso de alguns diápiros associados a uma quiescência tectônica na área. A principal fase tectônica na área ocorreu no Eoterciário, época em que ocorre a implantação do CVA, formando estilos estruturais característicos de terrenos compressivos, com falhas de empurrão, popups, dobras e gotas de sal. Esta nova configuração tectônica na área mudou os eixos dos principais depocentros, que passaram a ser controlados pelos altos estruturais gerados pela tectônica compressiva, e pelos seus baixos relativos, que passaram a receber os sedimentos sin-tectônicos. (As associações destas características de remobilização tectonossedimentar formou uma nova compartimentação, a saber: a) Zona de translação; b) Zona dobrada e c) Zona de Cavalgamento com falhas de empurrão . Esta nova configuração tectônica tem sua formação diretamente relacionada à implantação do CVA. / The search for new accumulations of hydrocarbons needs continuous exploratory efforts, in order to create new geological models and lessen the risks associated with exploratory activities. This work was motivated by the urge to understand the formation of traps, migration and reservoir properties, associated with halokinesis. The main goal of this work is the characterization and reporting of the halokinesis evolution in the south-central part of the Espirito Santo Basin. Seismic, gravity and well data incorporated in geological section reconstruction were used in the integrated geological interpretation, allowing a better understanding of the AVC (Abrolhos Volcanic Complex) in the tectonic and sedimentary evolution of the area. Intensive halokinesis activity was registered from Albian time, in response to an earlier stretching phase that resulted in subsidence of the basin and the opening to the South Atlantic ocean. During the Early Cretaceous, clastics of the Rio Doce were introduced in the basin provoking new haloknesis trigger, generating an increment of sedimentary rates in the sub-basins. In other regions, the progradation of the clastic wedge caused the migration of the mother salt layer to the distal portions of the basin, suppressing the supply of salt. The process created a collapse of some diapirs associated with a tectonic quiescence in the area. The main tectonic phase occurred in the Early Tertiary. The introduction of AVC occurred in this period, forming structural styles, typical of compressional tectonics, with thrust faults, pop-ups, folds, and salt canopies. This new tectonic configuration in the area has changed the axis of main sedimentary depocenter that became controlled by the high structures generated by the compressional tectonics, and by the associate low, that began to receive syntectonic sediments. The associations of these characteristics of tectonic and sedimentary remobilization formed a new compartmentalization in the basin, such as: a translation zone, b.Folded zone, c. Hangingwall thrust block zone. They are strongly connected to the emplacement of AVC. This new tectonic configuration has its formation directly related to the emplacement of AVC.

Processos diagenéticos controlam a porosidade e permeabilidade dos reservatórios de petróleo. Um estudo petrográfico sistemático de 71 arenitos e conglomerados da Formação Itabapoana (Aptiano), selecionadas de testemunhos de 13 poços na porção offshore da Bacia de Campos, Leste do Brasil, permitiu o reconhecimento dos principais constituintes primários, diagenéticos, tipos de poros e das relações temporais e espaciais entre eles. Essas rochas são contemporâneas aos extensos reservatórios lacustres do “Pré-Sal” atualmente em exploração. As rochas variam de arenitos muito finos a conglomerados, com predominância de arenitos muito grossos, e sua composição detrítica original corresponde a arcósios líticos e litarenitos feldspáticos, ricos em fragmentos de rochas vulcânicas (FRV). Argilominerais esmectíticos são os mais abundantes constituintes diagenéticos, relacionados principalmente à alteração de FRV, minerais pesados e biotita. A história térmica e de soterramento, e o fluxo de fluídos também exerceram um papel fundamental nos processos diagenéticos e na evolução da qualidade de reservatório. Os principais processos diagenéticos registrados foram a dissolução de FRV, feldspatos e minerais pesados, a autigênese de esmectitas, hematita, dolomita, calcita, zeolitas e óxidos de titânio cimentando e substituindo FRV, feldspatos, biotita e minerais pesados, a compactação mecânica e química, e a albitização dos feldspatos, principalmente dos plagioclásios. A porosidade primária intergranular foi fortemente reduzida pela compactação e cimentação por argilominerais esmectíticos, calcita, dolomita e zeolitas. Por outro lado, porosidade secundária foi gerada pela dissolução de constituintes primários e diagenéticos, e por faturamento. Futuros estudos específicos e detalhados, incluindo análises de microscopia eletrônica, difratometria de raios-X e isótopos estáveis, deverão contribuir para um melhor entendimento da distribuição espacial e temporal dos processos diagenéticos nessas rochas, de modo a embasar o desenvolvimento de modelos preditivos quanto à sua qualidade, que possam contribuir para reduzir os riscos envolvidos na sua exploração. / Diagenetic processes control the porosity and permeability of petroleum reservoirs. A systematic study of 71 sandstones and conglomerates of the Itabapoana Formation (Aptian), selected from the cores of 13 wells in the offshore portion of Campos Basin, eastern Brazil, allowed the recognition of the main primary and diagenetic constituents, pore types, and of the space and time relations among them. These rocks are contemporaneous to the extensive lacustrine Pre-Salt carbonate reservoirs under exploration. The rocks range from very fine-grained sandstones to conglomerates, with predominance of very coarse-grained sandstones, and their original detrital composition corresponds to lithic arkoses and feldspathic litharenites, rich in volcanic rock fragments (VFR). Smectitic clay minerals are the most abundant diagenetic constituents, related mostly to the alteration of VRF, heavy minerals and biotite. The burial and thermal history and the flow of fluids also exerted a fundamental role on the diagenetic processes and on the of reservoir quality. The main diagenetic processes recorded were the dissolution of volcanic fragments, feldspars and heavy minerals, the authigenesis of smectites, hematite, dolomite, calcite, zeolites and titanium oxides in intergranular pores and replacing VRF, feldspars, biotite and heavy minerals, mechanical and chemical compaction, and the albitization of feldspars, mostly plagioclase. Primary intergranular porosity was strongly reduced by compaction and smectite, calcite, dolomite and zeolite cementation. On the other hand, secondary porosity was generated by the dissolution of primary and diagenetic constituents, and by fracturing. Future specific and detailed studies, including electron microscopy, X-ray diffraction and stable isotope analyses, shall contribute to a better understanding of the space and time distribution of diagenetic processes in these rocks, in order to support the development of predictive models of their quality that may contribute to the reduction of risks involved in their exploration.

Foram realizadas medidas de espectroscopia gama simples, de espectroscopia gama-gama em anti-coincidência e coincidência em dezessete amostras de rochas vulcânicas irradiadas com nêutrons térmicos. Foram determinadas, utilizando cálculo covariante, 33 elementos químicos (Al, As, Ba, Ca, Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Fe, Hf, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, Ti, U, Yb, Zn e Zr), dos quais 21 elementos traço. Foi determinado o limite máximo de detecção para o irídio em 11 amostras. Foi obtido um valor máximo de 0,7 ppb. Os resultados foram comparados com o processo astrofísico de formação da Terra. A concentração de urânio e tório variou entre 3 ppm e 9 ppm, com exceção das amostras de Kilimanjaro, que variou entre 40 ppm e 45 ppm. Abaixo da concentração de 12 ppm presentes na crosta terrestre. Espera-se concentrações menores devido a estimativas de tório e urânio através do calor emitido pela Terra. Foram determinados 10/17 lantanídeos, com destaque para a abundância de Ce em Kilimanjaro, cujos valores obtidos foram de 272 (6) ppm e 319 (11) ppm. / Single gamma ray spectroscopy, gama-gama coincidence and anticoincidence spectroscopy have been performed to study 17 volcanic rocks irradiated with neutrons. We have determined, using covariant calculations, 33 chemical elements including 21 trace elements: Al, As, Ba, Ca, Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Fe, Hf, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, Ti, U, Yb, Zn e Zr. We set a maximum limit of detection for iridium in 11 samples. We have determined a maximum value of 0,7 ppb. The results were associated to the astrophysical process that led to the Earth formation. Thorium and uranium abundance ranged between 3 ppm e 9 ppm, except for the samples of Kilimanjaro, which ranged from 40 ppm to 45 ppm. Less than 12 ppm, the Earth\'s Crust abundance of thorium and uranium. Using the heat emitted by Earth to estimate the abundance of them led to significant lower values. We have also determined 10/17 lanthanides, like Ce that has an abundance of 272 (6) ppm and 319 (11) ppm, in the case of Kilimanjaro\'s samples.

As técnicas de sensoriamento remoto têm se mostrado fundamentais como ferramenta auxiliar no mapeamento geológico básico. O avanço tecnológico gerado pelos novos sensores permite o desenvolvimento de técnicas mais apuradas na integração de dados litológicos e estruturais de várias fontes. Este trabalho buscou avaliar a potencialidade das imagens do sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) para identificação dos diferentes litotipos da área do Cerro Chato, em especial as unidades vulcânicas e hipabissais relacionadas. O Cerro Chato é caracterizado como uma feição geomorfológica situada à cerca de 15 km ao norte do município de Herval, na microrregião denominada Serra do Sudeste na porção sudeste do estado do Rio Grande do Sul. É constituído principalmente por uma seqüência de rochas efusivas e piroclásticas de composição riolítica relacionada a sistemas do tipo alta-sílica, vinculadas ao magmatismo granítico tardio do Batólito Pelotas. O objetivo deste trabalho foi testar e avaliar diversas técnicas de geoprocessamento buscando a diferenciação litológica, a identificação de alvos e a definição de morfoestruturas da área do Cerro Chato. O processamento utilizando a técnica de Transformação por Componentes Principais forneceu os melhores resultados realçando diferenças entre as rochas vulcânicas e hipabissais e as rochas encaixantes. Foram selecionadas as CP2 das imagens CP's 2, 3 e 5 na geração de uma composição colorida que permitiu delimitar três principais domínios de ocorrências das rochas de origem vulcânica no Cerro Chato. / The remote sensing techniques have been a very important and auxiliary tool to basic geological mapping. The new orbital sensors carried out a technologic increment that possibility the development of refined methods applied in the integration with diverse geologic data as petrology and structural. In this work were utilized images obtained from the ASTER sensor (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) to identify the lithologies in the Cerro Chato area, giving emphasis to the volcanic and hypabissal units. The Cerro Chato can be characterized as geomorphologic feature situated about 15 km to north of Herval town, in the Southeast Sierra micro region of the Rio Grande do Sul state, southernmost Brazil. It is constituted mainly by an effusive and pyroclastic rocks sequence of rhyolitic composition related to high silica systems, which magma has been associated to the younger granitic magmastim of the Pelotas Batholith. The main objective of this work was to test and evaluate diverse techniques of geoprocessment to try identifying different lithologic units and morphologic structures in the Cerro Chato area. The selective principal component analysis technique was used in the digital image processing, because it provided the best results enhancing the existent spectral differences between volcanic and country rocks. In this processing were selected the PC's2 images of the PC's 2, 3, and 5 to generated a color composite image that permitted the individualization of three main dominions of volcanic rocks in the Cerro Chato.

Processos diagenéticos controlam a porosidade e permeabilidade dos reservatórios de petróleo. Um estudo petrográfico sistemático de 71 arenitos e conglomerados da Formação Itabapoana (Aptiano), selecionadas de testemunhos de 13 poços na porção offshore da Bacia de Campos, Leste do Brasil, permitiu o reconhecimento dos principais constituintes primários, diagenéticos, tipos de poros e das relações temporais e espaciais entre eles. Essas rochas são contemporâneas aos extensos reservatórios lacustres do “Pré-Sal” atualmente em exploração. As rochas variam de arenitos muito finos a conglomerados, com predominância de arenitos muito grossos, e sua composição detrítica original corresponde a arcósios líticos e litarenitos feldspáticos, ricos em fragmentos de rochas vulcânicas (FRV). Argilominerais esmectíticos são os mais abundantes constituintes diagenéticos, relacionados principalmente à alteração de FRV, minerais pesados e biotita. A história térmica e de soterramento, e o fluxo de fluídos também exerceram um papel fundamental nos processos diagenéticos e na evolução da qualidade de reservatório. Os principais processos diagenéticos registrados foram a dissolução de FRV, feldspatos e minerais pesados, a autigênese de esmectitas, hematita, dolomita, calcita, zeolitas e óxidos de titânio cimentando e substituindo FRV, feldspatos, biotita e minerais pesados, a compactação mecânica e química, e a albitização dos feldspatos, principalmente dos plagioclásios. A porosidade primária intergranular foi fortemente reduzida pela compactação e cimentação por argilominerais esmectíticos, calcita, dolomita e zeolitas. Por outro lado, porosidade secundária foi gerada pela dissolução de constituintes primários e diagenéticos, e por faturamento. Futuros estudos específicos e detalhados, incluindo análises de microscopia eletrônica, difratometria de raios-X e isótopos estáveis, deverão contribuir para um melhor entendimento da distribuição espacial e temporal dos processos diagenéticos nessas rochas, de modo a embasar o desenvolvimento de modelos preditivos quanto à sua qualidade, que possam contribuir para reduzir os riscos envolvidos na sua exploração. / Diagenetic processes control the porosity and permeability of petroleum reservoirs. A systematic study of 71 sandstones and conglomerates of the Itabapoana Formation (Aptian), selected from the cores of 13 wells in the offshore portion of Campos Basin, eastern Brazil, allowed the recognition of the main primary and diagenetic constituents, pore types, and of the space and time relations among them. These rocks are contemporaneous to the extensive lacustrine Pre-Salt carbonate reservoirs under exploration. The rocks range from very fine-grained sandstones to conglomerates, with predominance of very coarse-grained sandstones, and their original detrital composition corresponds to lithic arkoses and feldspathic litharenites, rich in volcanic rock fragments (VFR). Smectitic clay minerals are the most abundant diagenetic constituents, related mostly to the alteration of VRF, heavy minerals and biotite. The burial and thermal history and the flow of fluids also exerted a fundamental role on the diagenetic processes and on the of reservoir quality. The main diagenetic processes recorded were the dissolution of volcanic fragments, feldspars and heavy minerals, the authigenesis of smectites, hematite, dolomite, calcite, zeolites and titanium oxides in intergranular pores and replacing VRF, feldspars, biotite and heavy minerals, mechanical and chemical compaction, and the albitization of feldspars, mostly plagioclase. Primary intergranular porosity was strongly reduced by compaction and smectite, calcite, dolomite and zeolite cementation. On the other hand, secondary porosity was generated by the dissolution of primary and diagenetic constituents, and by fracturing. Future specific and detailed studies, including electron microscopy, X-ray diffraction and stable isotope analyses, shall contribute to a better understanding of the space and time distribution of diagenetic processes in these rocks, in order to support the development of predictive models of their quality that may contribute to the reduction of risks involved in their exploration.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-02-01T19:02:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Varela 2016.pdf: 15961564 bytes, checksum: 15e53847b4ed0cefc98e971288b00581 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T19:02:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Varela 2016.pdf: 15961564 bytes, checksum: 15e53847b4ed0cefc98e971288b00581 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / FADE/UFPE / A Bacia de Pernambuco representa uma das mais proeminentes fronteiras de exploração petrolífera da margem brasileira. O presente estudo trata da caracterização dos principais tipos de estruturas vulcânicas, assim como também da ocorrência de buildups carbonáticos que ocorrem na região offshore desta bacia. O estudo foi baseado na análise de 145 seções sísmicas 2D, migradas em tempo, que cobrem praticamente todo o Platô de Pernambuco. A metodologia utilizada se baseou na interpretação das principais sequências tectono-estratigráficas, na identificação e descrição dos corpos vulcânicos e das estruturas carbonáticas. Quanto às estruturas vulcânicas, os resultados permitiram a identificação de vulcões, soleiras, vents e sequências vulcanoclásticas, localizadas principalmente em associação com altos externos do platô. A interpretação das principais sequências estratigráficas sugere idade cretácea superior e cenozóica para os corpos vulcânicos encontrado neste trabalho. Isto permite propor que o evento magmático, cuja idade na região onshore é albiana, teria uma abrangência temporal maior na região distal da bacia. A dos buildups carbonáticos, permitiu classificar as estruturas encontradas em três tipos pricipais: recifes de margem de plataforma, patch reefs e plataformas carbonáticas isoladas. Essas estruturas estão inseridas em duas principais sequências deposicionais, no intervalo de estratos do pósrifte da bacia: Santoniano-Maastrichtiano e Paleoceno-Mioceno Médio. Os resultados obtidos permitiram uma importante contribuição ao conhecimento do arcabouço estratigráfico da Bacia de Pernambuco, bem como de sua evolução como parte do Rifte do Atlântico Sul. Além disso, os dados aqui apresentados permitirão uma melhor compreensão sobre os efeitos e produtos do magmatismo para o sistema petrolífero da bacia. Da mesma forma, a descrição das estruturas carbonáticas é importante porque a exemplo do que ocorre em outras bacias marginais brasileiras, a confirmação da ocorrência destas estruturas permitirá que estas possam ser investigadas como possíveis plays petrolíferos. / The Pernambuco Basin is one of the most prominent frontier of oil exploration in the brazilian margin. This study aims to characterize the major volcanic structures as well as the carbonate buildups of the offshore portion of this basin. A set of 145 2D multichannel seismic sections that cover the Pernambuco Plateau region are used to interpret the major tectono-stratigrafic sequences and to describe the volcanic and carbonate structures. For the volcanic structures, the results allowed the identification of volcanoes, sills, vent complexes and volcaniclastic sequences, located mainly in association with external plateau highs. The interpretation of the main stratigraphic sequences suggests Upper Cretaceous and Cenozoic age to the volcanic bodies found in this work. This allows us to propose that the magmatic event, which its age in the onshore region is Albian, would have had a greater time span in the distal region of this basin. For the carbonate buildups, this study allowed the classification of three different types of structure: the shelf margin reefs, patch reefs and isolated carbonate platforms. These structures are in two main depositional sequences, related to the post-rift phase: Santonian-Maastrichtian and Paleoceno-Middle Miocene. The findings presented in this report provide a better understanding about the Pernambuco Basin as well as the evolution of this basin as part of the South Atlantic Rift. Moreover, the results presented here can also be useful for the understanding of the magmatism in the basin petroleum system. In the same manner, the description of the carbonate buildups is important because as happens in others brazilian basins margins, the confirmation of the occurrence of these structures will allow them to be investigated as possible oil and gas play.

Volcanic eruption columns inject high concentrations of ash into the atmosphere. Some of this ash is carried downwind forming ash clouds in the atmosphere that are hazardous for private and commercial aviation. Current models rely on inputs such as plume height, duration, eruption rate, and meteorological wind fields. Eruption rate is estimated from plume height using relations that depend on the rate of air entrainment into the plume, which is not well quantified. A wind tunnel experiment has been designed to investigate these models by injecting a vertical air jet into a cross-flow. The ratio of the cross-flow and jet velocities is varied to simulate a weak plume, and flow response is measured using particle image velocimetry. The plumes are characterized and flow data relative to the centerline is examined to measure the growth of weak plumes and the entrainment velocity along its trajectory. It was found that cross-flow recirculates behind the jet and entrainment occurs both up and downstream of the jet. Analysis of the generation of turbulence enhanced results by identifying the transition point to bending plume and the growth of the shear layer in a bending plume. This provides information that can be used to improve models of volcanic ash concentration changes in the atmosphere.