La caldera La Pacana se ubica en la Cordillera Occidental de la Región de Antofagasta, Chile, y es una estructura volcánica de colapso de 65 por 30 km, aproximadamente, la cual hace de ella una de las más grandes en el mundo. Los volúmenes de material eruptado por esta caldera llegarían a 2500 km3, aproximadamente, con un VEI (índice de explosividad volcánica) de 8,7, lo que la hace la quinta erupción más grande de la que haya registro geológico, y cuyo relleno de ignimbritas intra-caldera tendría un espesor entre 0,9 y 2 km. Esta estructura volcánica tiene una orientación aproximada NS, cuyos límites E, S y SW corresponden a un borde topográfico, mientras que los límites N y W no se observan, al encontrarse cubiertos por unidades volcánicas más jóvenes. El centro de la caldera está ocupado por un domo resurgente elongado en direcciones NW-SE y NE-SW, de 48 por 12 km. Debido a que para entender la dinámica de las calderas es necesario conocer su estructura, se propuso estudiar la estructura interna de la caldera La Pacana mediante gravimetría. Durante Enero-Febrero de 2009 se adquirieron 71 nuevas estaciones gravimétricas, apoyadas con posicionamiento con GPS diferencial, las cuales fueron complementadas con datos de estudios previos. Las estaciones gravimétricas adquiridas permitieron obtener la grilla de anomalía residual de Bouguer, y a partir de ella, los productos asociados, tales como las grillas de derivadas horizontales y verticales. Luego, se procedió a integrar estos datos con la información geológica de la zona de estudio para realizar una modelación directa en 2,5D, con la que se construyeron perfiles geológicos de las anomalías geofísicas de interés. Los resultados del procesamiento y la modelación gravimétrica muestran que dentro de La Pacana se observa una anomalía negativa con una amplitud promedio de -15 mGal, la cual llega hasta -24 mGal en su parte central y -40 mGal en su parte N. Este tipo de señales negativas es el que se espera en esta clase de cuerpos volcánicos, las cuales pueden ser explicadas por el contraste de densidad negativo entre el material de relleno y el basamento precaldera fuera de ella. La forma asimétrica de las anomalías indicaría que no todo el relleno de la caldera tiene la misma profundidad. En base a la distribución de las anomalías negativas en el mapa de segunda derivada vertical, y a la reinterpretación de la estratigrafía de la caldera, es posible determinar la presencia de dos estructuras anidadas, las cuales son denominadas como caldera Pujsa (fuente de la ignimbrita Pujsa) y caldera La Pacana (fuente de la ignimbrita Atana). Los bordes N, E, S y W de la caldera la Pacana y los bordes W y N de la caldera Pujsa, los cuales no habían sido reconocidos previamente, fueron delimitados mediante el filtro de segunda derivada vertical. El mecanismo de colapso asociado a la caldera Pujsa sería uno de tipo “piecemeal”, mientras que para La Pacana se propone una mezcla entre un “trapdoor” con un “piecemeal” tipo “funnel”, por lo que en la primera, la zona de colapso principal está concentrada en la parte central de la caldera, mientras que en la segunda, está en su parte N, evidenciando colapsos asimétricos. El espesor del relleno de las calderas La Pacana y Pujsa fue determinado mediante modelación directa en 2,5 D, constreñida con datos geológicos, e indica que para Pujsa, éste llegaría a 0,9 km, mientras que para La Pacana, éste sería de 3 km. El relleno de ambas calderas en las zonas de traslape tendría un espesor de 1,3 km. Lo anterior permite determinar el volumen del relleno asociado, el cual sería de 3.082 km3, con un VEI de al menos 8. Dentro de las calderas, se observan anomalías negativas con amplitudes de hasta -5 mGal, las cuales se ubican bajo el domo resurgente y domos post caldera. Estas señales serían producidas por raíces volcánicas densas a profundidades de entre 1 y 3 km bajo la superficie, una de las cuales coincide con la zona en la cual el domo resurgente es más alto. Finalmente, se sugiere que el basamento de La Pacana está formado por secuencias paleozoicas sedimentarias y volcánicas, las cuales son alzadas por sistemas de fallas inversas, coherentes con un sistema compresivo con σ1 horizontal de dirección EW. Al comparar las calderas La Pacana y Pujsa con otras de dimensiones similares (Toba, Yellowstone), se observa que éstas tienen anomalías residuales de Bouguer que llegan hasta -70 mGal y rellenos de hasta 3 km, más del doble que lo que se observa en la caldera Pujsa, por lo que ésta sería un caso anómalo dentro de calderas de esas dimensiones. Esta interpretación es corroborada con modelos teóricos que toman en cuenta el diámetro y la subsidencia de una caldera respecto al desarrollo morfológico de los sistemas de fallas que permiten su colapso. Se sugiere que la poca amplitud de la anomalía residual de Bouguer sería producto de la tectónica compresiva reconocida en la zona de estudio, la cual alzaría dos bloques de basamento paleozoico mediante dos sistemas de fallas inversas de vergencia opuesta en ambos lados de la caldera Pujsa, los que habrían actuado como bloques rígidos que podrían haber disminuido la magnitud del colapso.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Geólogo / El presente trabajo presenta un nuevo método para desarrollar Crystal Size Distributions (CSD), un tipo de análisis textural cuantitativo que compara la densidad de población de cristales respecto a su tamaño. Basado en la modelación de la curva de distribución acumulada del tamaño de cristales a través de una función error, se obtienen CSD los que permiten calcular tasas de crecimiento y nucleación de distribución gaussiana asimétrica con respecto al tiempo. Este procedimiento fue aplicado en una muestra de la erupción de 1971 del volcán Villarrica entregando el tamaño límite que distingue microlitos de fenocristales y mostrando un fuerte incremento de las tasas de crecimientos y nucleación de cristales en 2 y 8 órdenes de magnitud, respectivamente, producto del ascenso de magma y cristalización en superficie. Este procedimiento también fue aplicado en cuarzo-monzodioritas del Plutón La Gloria, entregando una distribución sigmoidal de la fracción volumétrica de cristales con respecto al tiempo la que puede ser dividida en 3 etapas diferentes: una primera que muestra un muy bajo incrementos de la fracción volumétrica, la cual coincide con el pico de la tasa de crecimiento, una segunda que muestra un alto incremento de la fracción volumétrica, la cual coincide con el pico de la tasa de nucleación y una tercera que muestra una segunda disminución debido al bajo volumen disponible para nuclear nuevos cristales y recrecer antiguos. A pesar de los aportes que genera este nuevo método, el CSD seguiría siendo insuficiente para identificar distintos procesos magmáticos tales como ascenso de magma respecto a cristalización en superficie o mezcla de magmas, calentamientos o sistemas multireservorios. Es por esto que se acoplan los parámetros cinéticos de cristalización calculados a partir de CSD con la composición de plagioclasas ya que ambos dependen tanto de la temperatura como de la presión de agua. El modelo de acoplamiento es aplicado a la erupción de 1915 del Volcán Lassen Peak. Se registran dos procesos de calentamiento previo a la erupción, el segundo producto de mezcla de magmas dacíticos y andesíticos. Se registran condiciones estables del reservorio dacítico a presión de agua de 200 MPa, 830 ºC generando plagioclasas de contenido de anortita alrededor de 0.37 con lo que se infiere una cota mínima de profundidad del reservorio de 7 km. Posterior al calentamiento se registra una etapa de devolatilización a una temperatura estable de 940 ºC y el ascenso de magma el cual ocurriría en 18 horas.

Memoria para optar al título de Geólogo / Entre los grandes desafíos de la volcanología moderna y la evaluación de peligros volcánicos existen preguntas que apuntan a responder por qué los volcanes cambian su estilo eruptivo y cómo lo hacen. Es sumamente importante conocer los diferentes estilos eruptivos que puede presentar un volcán y de esta forma constreñir su historia eruptiva para estar preparados ante posibles escenarios futuros. En este estudio se analizan los depósitos piroclásticos de la unidad Las Nieblas que corresponde a la erupción más reciente del Complejo Volcánico Laguna del Maule, ubicado a 140 km al SE de Talca. Mediante trabajo de terreno y análisis de laboratorio se determinaron relaciones estratigráficas y se estimó el volumen de los depósitos. También se estimaron las características físicas de los piroclastos, tales como distribuciones de tamaño de grano, densidad, porosidad, conectividad, permeabilidad y contenidos de cristales y vesículas, para poder estudiar los mecanismos de desgasificación. Además, se realizaron análisis de microscopía óptica y electrónico de barrido (SEM) para poder tener una petrografía detallada y constreñir las diferentes distribuciones de tamaño de vesículas mediante diagramas texturales a partir de segmentación de imágenes binarias. Se obtuvo un volumen estimado del flujo piroclástico de 0.06 km3, con una distribución de tamaño de grano principalmente unimodal. Los piroclastos presentan una densidad de 0.36 1.46 [g/cm3] (flujo piroclástico) y de 0.51 1.94 [g/cm3] (depósito de caída), una conectividad de 20 - 80% y una porosidad de 45 a 95 %, con una permeabilidad aparente (ka) de 10-12 10-11 [m2]. También se obtuvo una cristalinidad del 5 10 % y una vesicularidad de un 34 38 %. Los análisis de distribución de tamaño de burbujas arrojaron una tendencia tipo Power Law entre 10-3 105 [mm]. Se propone que el ciclo eruptivo de la erupción Las Nieblas ocurrió de una manera similar a la ocurrida en el volcán Chaitén y el complejo volcánico Puyehue Cordón Caulle, en que la erupción comienza con una etapa explosiva de corta duración, seguida por un cambio de estilo eruptivo a una etapa efusiva de mayor duración. Finalmente se propone que la que la transición explosiva-efusiva fue controlada por el colapso de las burbujas durante la erupción, dado que a porosidad constante ocurre un decrecimiento de la conectividad. Además, la coalescencia de burbujas y el aumento de permeabilidad pudieron ocurrir en pequeñas escalas de tiempo (minutos a horas) dependiendo de la viscosidad del magma, la que se ve fuertemente afectada por la temperatura una vez abierto el conducto. / Centro de excelencia en Geotermía de los Andes (CEGA), PROYECTO fondao N° 15090013, La Red Nacional de Vigilancia Volcánica (RNVV) del Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) y la Universidad de Bristol

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La Dorsal de Juan Fernández (JFR) es una cadena volcánica (~ 800 km) de intraplaca emplazada sobre la Placa de Nazca en el Pacífico SE alejada de márgenes activos. Mediante datos de geoquímica (roca total y mineral), isotópicos (Sr-Nd-Pb) y geocronológicos (40Ar/39Ar) se busca comprender los procesos petrogenéticos implicados en la generación del volcanismo y en la evolución magmática de JFR. Se determina que los 4 edificios volcánicos más volumétricos de JFR: O Higgins (~ 9.26 8.41 Ma), Alpha (~ 4.63 4.58 Ma), Robinson Crusoe (~ 4.10 3.40 Ma) y Alejandro Selkirk (~ 0.94 0.83 Ma); satisfacen una progresión de edades más joven hacia el W coherente con la teoría de plumas mantélicas. La fase de construcción del escudo representa casi la totalidad del volumen de los edificios estudiados, se compone principalmente de basaltos con signatura geoquímica (e.g., alto contenido de TiO2, alto FC3MS y anomalía TITAN) e isotópica (FOZO-A con participación adicional de DM) que sugiere la presencia de piroxenita (formada a partir de corteza oceánica reciclada) como heterogeneidad en una fuente mantélica peridotítica. Dicha presencia es confirmada mediante un modelo petrogénetico para la pluma que indica una baja temperatura potencial (rango de 1290 1322 °C para Robinson Crusoe vs. 1312 1362 °C en Alejandro Selkirk), presión de término de fusión (2.34 2.54 vs. 2.24 2.52 GPa) probablemente relacionado al límite litósfera-astenosfera, y una similar participación en el melt final de fundidos provenientes de piroxenita (38.6 56.4 vs. 35.8 55.6 wt%) pese a su baja presencia en la pluma (4 8 vs. 6 12 wt%). Las variaciones composicionales internas se explican por fraccionamiento de olivino + clinopiroxeno ± plagioclasa, mezcla y/o recarga magmática y acumulación de cristales de olivino en una cámara magmática somera (~ 1 a 3 kbar) donde la temperatura de los magmas puede descender hasta 1156 1181 °C, y las variaciones entre volcanes se explica por variaciones temporales en la temperatura potencial y tasa de fusión parcial de la pluma mantélica. O Higgins y Robinson Crusoe también muestran una fase de volcanismo rejuvenecido formada por coladas de lava basanítica eruptadas tras un periodo de inactividad máximo de ~ 0.25 Ma en O Higgins, y ~ 1.73 Ma en Robinson Crusoe. Su mayor enriquecimiento geoquímico y signatura isotópica relativamente similar al escudo confirman que también se origina a partir de una pluma mantélica, pero posiblemente con sutiles variaciones en la proporción de sus constituyentes (peridotita y piroxenita), temperatura y grado de fusión parcial (ambas menores a la etapa de escudo). Estos magmas ascienden de manera directa (> 1300 °C), capturando xenocristales, con cristalización polibárica y poca diferenciación, ya que solo algunas son almacenadas por breves periodos en pequeños reservorios someros (a ~ 1256 1295 °C).

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La combinación de un análisis estructural a escala regional junto con una extensa base de datos de isótopos de helio, nitrógeno y carbono, composición química y composición de metales traza en manifestaciones volcánicas/geotermales en la parte norte y central de la Zona Volcánica Sur de Chile, revela el rol de las fallas y estructuras en la circulación de fluidos y en el transporte de metales. Las variaciones regionales en la razones isotópicas 3He/4He, d13C-CO2 y d15N son consistentes con los datos reportados de 87Sr/86Sr en lavas a lo largo del segmento estudiado, los que están fuertemente controlados por la distribución espacial del Sistema de Falla Liquiñe-Ofqui (LOFS), que corresponde a una falla transcurrente de intra-arco, y del Sistema de Fallas Oblicuas al Arco (ALFS), que consiste en un conjunto de fallas transpresivas de rumbo NO. La terminación norte del LOFS muestra las signaturas de 3He/4He más primitivas, mientras que en las otras partes de la región las signaturas de isótopos de helio son controladas por la mezcla entre el 3He de derivación mantélica y el 4He de origen cortical, por asimilación magmáticas en la fuente de los fluidos o por contaminación cortical durante la tránsito de los fluidos en la corteza. Ha sido compilada una base de datos de elementos traza (metales base, metales preciosos y metaloides), tomando muestras de fumarolas y aguas termales, donde han sido analizados los isótopos de helio, carbono y nitrógeno. Contrastar las concentraciones de elementos traza con las razones de isótopos de helio ha permitido determinar que los contenidos de metales en fluidos hidrotermales son el resultado de un fuerte control estructural que condiciona la partición selectiva de estos elementos. Las concentraciones más altas de metales base (e.g. Cu, Co, Ni, Pd), provenientes de la lixiviación de la roca caja, se han encontrado en manifestaciones controladas por estructuras NO, mientras que a lo largo del LOFS, las altas vías de permeabilidad permiten el rápido ascenso de metales transportados desde el sistema profundo en fase vapor (e.g. As, Sb, Ge). El sistema geotermal de alta entalpía Tolhuaca (TGS), ubicado en la parte norte del LOFS se estudió en detalle con el fin de evaluar el desacoplamiento entre Cu y As. Para este fin han sido analizadas una serie de muestras de pirita provenientes de un sondaje de 1km de largo para determinar el contenido de metales traza (e.g. Cu, As, Co, Sb, etc.) y los patrones de zonación de dichos metales dentro de los granos de este sulfuro. Se ha logrado detectar zonaciones en la pirita de la zona de alteración argílica somera, donde bordes ricos en Cu (Co) y núcleos deprimidos en As se alternan con bordes deprimidos en Cu (Co) y núcleos ricos en As. Estos datos de microanálisis se contrastaron con datos químicos de inclusiones fluidas en vetas de cuarzo (altas razones Cu/As) y fluidos del pozo geotermal (bajas razones Cu/As), que muestran una clara correspondencia entre las concentraciones relativas de Cu y As en los fluidos hidrotermales y las zonaciones químicas de la pirita. Estas observaciones proporcionan evidencia directa de captura selectiva de los metales en la pirita como resultado de los cambios en la composición del fluido de formación del mineral, debido probablemente a la separación de un fluido de una sola fase en un vapor de baja densidad y una salmuera más densa, capaz de fraccionar Cu y As.

A Grande Jazida Candiota, localizada no Município homônimo do Estado do Rio Grande do Sul, possui o maior depósito de carvão mineral do país. Desde 1970 em operação, a Usina Termoelétrica (UTE) Presidente Médici opera atualmente com potência nominal de 796 MW, distribuídas em cinco unidades. Na mesma região encontra-se em instalação a UTE Pampa Sul, com potência nominal de 340 MW, enquanto outras usinas, totalizando 2.527 MW, estão em distintas fases de licenciamento ambiental federal (LAF). Na presente pesquisa aplicou-se o modelo regulatório CALPUFF para avaliar o comportamento da dispersão dos poluentes atmosféricos das fontes fixas prognosticando a vulnerabilidade ambiental em termos de saturação da bacia atmosférica pela estimativa do Índice de Pressão Ambiental (IPA). Pela análise de agrupamento das respostas das simulações incidentes em receptores dos núcleos urbanos, estimou-se o risco populacional em termos de Fração de Ingestão (FI) de poluentes. Ao compararmos o cenário futuro com o atual, apesar de maior distribuição espacial das fontes de emissão e significativo acréscimo de potência, as taxas de emissão total de SO2 e MP para a área em estudo serão reduzidas entre os atuais 3.266,1 g SO2/s e 696,3 g MP/s para futuros 1.899,9 g SO2/s e 261,7 g MP/s. Contudo, para o poluente NOx esta tendência é inversa, passando da atual taxa de emissão de 375,8 g NOx/s para 1.423,9 g Nox/s. Para o período de 2011 a 2013, ao compararmos as médias anuais de poluentes entre o cenário atual e o futuro, contabilizou-se para a FI redução média de cerca de 15% de SO2 e 42% de MP, ao passo que houve elevação de cerca de 524% para NOx. Avaliando-se a distribuição espacial da poluição provocada pelos três compostos, aplicou-se o IPA para raios concêntricos de influência considerando as médias anuais, concluindo-se que o cenário futuro exerce menor saturação na bacia aérea e portanto menores índices de vulnerabilidade ambiental e risco populacional. A sensibilidade e performance do modelo foram avaliadas por métodos estatísticos, concluindo-se que o mesmo é aplicável pois atendem os critérios de fração de predição, tendência média e de espalhamento aleatório. / The Great Coal-Bed of Candiota, located in the homonymous municipality of the State of Rio Grande do Sul, has the largest coal deposit in the country. Since 1970 in operation, Presidente Médici Thermoelectric Power Plant (TPP) currently operates with nominal power of 796 MW, distributed in five units. In the same region, the Pampa Sul TPP is under construction, with a nominal power of 340 MW; while other plants, totaling 2,527 MW, are in different phases of federal environmental licensing (FEL). In the present research the CALPUFF regulatory model was applied to evaluate the behavior of the dispersion of the atmospheric pollutants emitted from fixed sources, predicting the environmental vulnerability in terms of saturation of the atmospheric basin by the estimation of the Environmental Pressure Index (EPI). The population risk in terms of Intake Fraction (IF) of pollutants was estimated by grouping the responses of the simulations incident on receptors of the urban nuclei. When comparing the future scenario with the current one, in spite of a greater spatial distribution of emission sources and a significant increase in power, the total emission rates of SO2 and MP for the study area will be reduced from the current 3,266.1 g SO2 / s 696.3 g MP / s for futures 1,899.9 g SO2 / s and 261.7 g MP / s. However, for the NOx pollutant this trend is reversed, from the current emission rate of 375.8 g NOx / s to 1423.9 g Nox / s. For the period from 2011 to 2013, when comparing the annual averages of pollutants between the current and future scenarios, an average reduction of about 15% of SO2 and 42% of MP was recorded for FI, while there was an increase of 524% for NOx. The EPI was applied to concentric rays of influence considering the annual averages, concluding that the future scenario exerts a lower saturation in the aerial basin and therefore, lower levels of environmental vulnerability and population risk. The sensitivity and performance of the model were evaluated by statistical methods, concluding that it is applicable because they meet the criteria of prediction fraction, average tendency and random spread.

A Grande Jazida Candiota, localizada no Município homônimo do Estado do Rio Grande do Sul, possui o maior depósito de carvão mineral do país. Desde 1970 em operação, a Usina Termoelétrica (UTE) Presidente Médici opera atualmente com potência nominal de 796 MW, distribuídas em cinco unidades. Na mesma região encontra-se em instalação a UTE Pampa Sul, com potência nominal de 340 MW, enquanto outras usinas, totalizando 2.527 MW, estão em distintas fases de licenciamento ambiental federal (LAF). Na presente pesquisa aplicou-se o modelo regulatório CALPUFF para avaliar o comportamento da dispersão dos poluentes atmosféricos das fontes fixas prognosticando a vulnerabilidade ambiental em termos de saturação da bacia atmosférica pela estimativa do Índice de Pressão Ambiental (IPA). Pela análise de agrupamento das respostas das simulações incidentes em receptores dos núcleos urbanos, estimou-se o risco populacional em termos de Fração de Ingestão (FI) de poluentes. Ao compararmos o cenário futuro com o atual, apesar de maior distribuição espacial das fontes de emissão e significativo acréscimo de potência, as taxas de emissão total de SO2 e MP para a área em estudo serão reduzidas entre os atuais 3.266,1 g SO2/s e 696,3 g MP/s para futuros 1.899,9 g SO2/s e 261,7 g MP/s. Contudo, para o poluente NOx esta tendência é inversa, passando da atual taxa de emissão de 375,8 g NOx/s para 1.423,9 g Nox/s. Para o período de 2011 a 2013, ao compararmos as médias anuais de poluentes entre o cenário atual e o futuro, contabilizou-se para a FI redução média de cerca de 15% de SO2 e 42% de MP, ao passo que houve elevação de cerca de 524% para NOx. Avaliando-se a distribuição espacial da poluição provocada pelos três compostos, aplicou-se o IPA para raios concêntricos de influência considerando as médias anuais, concluindo-se que o cenário futuro exerce menor saturação na bacia aérea e portanto menores índices de vulnerabilidade ambiental e risco populacional. A sensibilidade e performance do modelo foram avaliadas por métodos estatísticos, concluindo-se que o mesmo é aplicável pois atendem os critérios de fração de predição, tendência média e de espalhamento aleatório. / The Great Coal-Bed of Candiota, located in the homonymous municipality of the State of Rio Grande do Sul, has the largest coal deposit in the country. Since 1970 in operation, Presidente Médici Thermoelectric Power Plant (TPP) currently operates with nominal power of 796 MW, distributed in five units. In the same region, the Pampa Sul TPP is under construction, with a nominal power of 340 MW; while other plants, totaling 2,527 MW, are in different phases of federal environmental licensing (FEL). In the present research the CALPUFF regulatory model was applied to evaluate the behavior of the dispersion of the atmospheric pollutants emitted from fixed sources, predicting the environmental vulnerability in terms of saturation of the atmospheric basin by the estimation of the Environmental Pressure Index (EPI). The population risk in terms of Intake Fraction (IF) of pollutants was estimated by grouping the responses of the simulations incident on receptors of the urban nuclei. When comparing the future scenario with the current one, in spite of a greater spatial distribution of emission sources and a significant increase in power, the total emission rates of SO2 and MP for the study area will be reduced from the current 3,266.1 g SO2 / s 696.3 g MP / s for futures 1,899.9 g SO2 / s and 261.7 g MP / s. However, for the NOx pollutant this trend is reversed, from the current emission rate of 375.8 g NOx / s to 1423.9 g Nox / s. For the period from 2011 to 2013, when comparing the annual averages of pollutants between the current and future scenarios, an average reduction of about 15% of SO2 and 42% of MP was recorded for FI, while there was an increase of 524% for NOx. The EPI was applied to concentric rays of influence considering the annual averages, concluding that the future scenario exerts a lower saturation in the aerial basin and therefore, lower levels of environmental vulnerability and population risk. The sensitivity and performance of the model were evaluated by statistical methods, concluding that it is applicable because they meet the criteria of prediction fraction, average tendency and random spread.

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.

A Grande Jazida Candiota, localizada no Município homônimo do Estado do Rio Grande do Sul, possui o maior depósito de carvão mineral do país. Desde 1970 em operação, a Usina Termoelétrica (UTE) Presidente Médici opera atualmente com potência nominal de 796 MW, distribuídas em cinco unidades. Na mesma região encontra-se em instalação a UTE Pampa Sul, com potência nominal de 340 MW, enquanto outras usinas, totalizando 2.527 MW, estão em distintas fases de licenciamento ambiental federal (LAF). Na presente pesquisa aplicou-se o modelo regulatório CALPUFF para avaliar o comportamento da dispersão dos poluentes atmosféricos das fontes fixas prognosticando a vulnerabilidade ambiental em termos de saturação da bacia atmosférica pela estimativa do Índice de Pressão Ambiental (IPA). Pela análise de agrupamento das respostas das simulações incidentes em receptores dos núcleos urbanos, estimou-se o risco populacional em termos de Fração de Ingestão (FI) de poluentes. Ao compararmos o cenário futuro com o atual, apesar de maior distribuição espacial das fontes de emissão e significativo acréscimo de potência, as taxas de emissão total de SO2 e MP para a área em estudo serão reduzidas entre os atuais 3.266,1 g SO2/s e 696,3 g MP/s para futuros 1.899,9 g SO2/s e 261,7 g MP/s. Contudo, para o poluente NOx esta tendência é inversa, passando da atual taxa de emissão de 375,8 g NOx/s para 1.423,9 g Nox/s. Para o período de 2011 a 2013, ao compararmos as médias anuais de poluentes entre o cenário atual e o futuro, contabilizou-se para a FI redução média de cerca de 15% de SO2 e 42% de MP, ao passo que houve elevação de cerca de 524% para NOx. Avaliando-se a distribuição espacial da poluição provocada pelos três compostos, aplicou-se o IPA para raios concêntricos de influência considerando as médias anuais, concluindo-se que o cenário futuro exerce menor saturação na bacia aérea e portanto menores índices de vulnerabilidade ambiental e risco populacional. A sensibilidade e performance do modelo foram avaliadas por métodos estatísticos, concluindo-se que o mesmo é aplicável pois atendem os critérios de fração de predição, tendência média e de espalhamento aleatório. / The Great Coal-Bed of Candiota, located in the homonymous municipality of the State of Rio Grande do Sul, has the largest coal deposit in the country. Since 1970 in operation, Presidente Médici Thermoelectric Power Plant (TPP) currently operates with nominal power of 796 MW, distributed in five units. In the same region, the Pampa Sul TPP is under construction, with a nominal power of 340 MW; while other plants, totaling 2,527 MW, are in different phases of federal environmental licensing (FEL). In the present research the CALPUFF regulatory model was applied to evaluate the behavior of the dispersion of the atmospheric pollutants emitted from fixed sources, predicting the environmental vulnerability in terms of saturation of the atmospheric basin by the estimation of the Environmental Pressure Index (EPI). The population risk in terms of Intake Fraction (IF) of pollutants was estimated by grouping the responses of the simulations incident on receptors of the urban nuclei. When comparing the future scenario with the current one, in spite of a greater spatial distribution of emission sources and a significant increase in power, the total emission rates of SO2 and MP for the study area will be reduced from the current 3,266.1 g SO2 / s 696.3 g MP / s for futures 1,899.9 g SO2 / s and 261.7 g MP / s. However, for the NOx pollutant this trend is reversed, from the current emission rate of 375.8 g NOx / s to 1423.9 g Nox / s. For the period from 2011 to 2013, when comparing the annual averages of pollutants between the current and future scenarios, an average reduction of about 15% of SO2 and 42% of MP was recorded for FI, while there was an increase of 524% for NOx. The EPI was applied to concentric rays of influence considering the annual averages, concluding that the future scenario exerts a lower saturation in the aerial basin and therefore, lower levels of environmental vulnerability and population risk. The sensitivity and performance of the model were evaluated by statistical methods, concluding that it is applicable because they meet the criteria of prediction fraction, average tendency and random spread.

Geólogo / Los análisis geoquímicos, petrológicos y morfológicos realizados a lavas y depósitos de caída eruptados por centros volcánicos basálticos menores pueden darnos información sobre el sistema magmático que los generó, desde la fuente de la que provino hasta los procesos que llevaron a su diferenciación durante su ascenso. El Complejo Volcánico Villarrica (CVV) ubicado en la zona volcánica sur (ZVS) ha generado principalmente basaltos a andesita-basáltica y cantidades menores de andesitas, dacitas y riolitas. Está formado por tres volcanes poligenéticos principales que forman un lineamiento NW, Villarrica Quetrupillán Lanín, y por una serie de centro eruptivos monogenéticos menores, en su mayoría de composición basáltica. El CVV ha sido bien muestreado por lo que puede entregarnos importante información en el estudio de sistemas monogenéticos de volúmenes menores. Nuevos análisis a centros eruptivos menores se están llevando a cabo y sumándose a los datos geoquímicos ya existentes del CVV. Se dará a conocer el caso del volcán San Jorge, que presenta un depósito de caída muy bien expuesto y una colada de lava asociada. Datos en roca total de elementos mayores y traza son usados para modelar la evolución del magma de San Jorge. Con esto se tendrá información de la fuente de San Jorge, se podrán reconocer procesos que pueden haberlo diferenciado, así como también, las razones en la variabilidad composicional entre los distintos conos menores. Los análisis realizados señalan que San Jorge es el miembro más primitivo del CVV. El desacoplamiento cinemático del CVV provoca que algunas estructuras heredadas estén sometidas a extensión, por lo que habrían servido como un puente casi directo entre la fuente del magma y la superficie. La baja tasa de suministro magmático propicio que solo un pequeño volumen ascendiera y no fuera capaz de generar una cámara magmática. Estas características produjeron una velocidad de ascenso tan rápida del magma que prácticamente no se diferenció. San Jorge habría sido generado por un único flujo magmático teniendo solo un pequeño episodio de estancamiento en su superficie que generó algunas diferencias encontradas entre sus productos (lava y depósito de caída). Esto confirma la viabilidad del concepto de volcanismo monogenético y se propone que su existencia depende de la conjugación de la tasa de suministro magmático y su interacción con el régimen de stress.