Search

We evaluate the performances of the Krischer-Esdorn (KE), Hashin-Shtrikman (HS), classic Maxwell (CM), Maxwell-Wiener (MW), and geometric mean (GM) models in reproducing 1,105 measurements of thermal conductivity of crystalline rocks collected in Borborema Province (NE-Brazil). Percent volumes of quartz, K-feldspar, plagioclase, andmafic minerals were also measured. Rock samples were divided into the IOG (igneous and ortho-derived) and MET (metasedimentary) groups. IOG-group (939 samples) covered most the lithologies of the Streckeisen diagram and MET-group (166 samples) covered low-to-medium metamorphic grade lithologies. Reproducing rock conductivities was treated as an inverse problem, where conductivity measurements and constituent mineral volumes are the known quantities while the constituent mineral effective conductivities and model parameters are the unknowns. To identify the model better reproducing the measurements, model performances were compared by using the percentage of number of samples whose estimated conductivities are close to the measured conductivities within the tolerance level of 15%. For all models, the performances are relatively inferior for the MET-group. In the IOG-group, the KE- and HS-model performances are relatively superior. In the MET-group, model performances are very contrasting but the KE-model is again superior. The KE-model thus presents the best performance in reproducing thermal conductivities of crystalline rocks. Keywords: thermal conductivity, rock models, crystalline rocks, Borborema Province. RESUMO. Avaliamos o desempenho dos modelos Krischer-Esdorn (KE), Hashin-Shtrikman (HS), Maxwell classico (CM), Maxwell-Wiener (MW), e media geometrica (GM) em reproduzir 1.105 medidas de condutividade termica de rochas cristalinas da Provincia Borborema (NE-Brasil). Os percentuais de volume de quartzo, K-feldspato, plagioclasio e minerais maficos foram tambem medidos. As amostras foram divididas nos grupos IOG (igneas e ortoderivadas) e MET (metassedimentares). O grupo IOG (939 amostras) cobre as litologias principais do diagrama de Streckeisen e o grupo MET (166 amostras) contem rochas de baixo a medio graus de metamorfismo. Estimar condutividade de rochas foi tratado como um problema inverso, em que medidas de condutividade e percentuais de volume de minerais sao conhecidos enquanto condutividades efetivas de minerais e parâmetros de modelo sao incognitas. O desempenho foi avaliado comparando-se a percentagem do numero de amostras cujas estimativas de condutividade reproduzem as medidas dentro da tolerância de 15%. Para todos os modelos, os desempenhos sao relativamente piores no grupo MET. No grupo IOG, os modelos KE e HS apresentaram os melhores desempenhos. No grupo MET, os desempenhos sao contrastantes, mas o modelo KE apresenta melhor desempenho. Assim, o modelo KE apresenta o melhor desempenho em reproduzir as medidas de condutividade termica de rochas cristalinas. Palavras-chave: condutividade termica, modelos de rocha, rochas cristalinas, Provincia Borborema.

Laboralory and field experimenls were carried oul in order lo invesligale lhe causes of GPR refleclions inside non-consolidaled sand samples. In lhe sand samples, the content of water, heavy minerais grain size were varied and the velocity of propagation of GPR pulses were measured using antennas of 400 MHz and 900 MHz. In alaboratory experiment, it was verified the increase of the dielectric constant due to the increase in water content. Wyllie & Gregory (1953) and Topp et al. (1980) models furnish good previsions of experimental data, specially lhe first one when it is considered the enlire data set (two frequencies). However, it was verified that the velocity estimates are systematically greater for the higher frequency (900 MHz), afact which is not predicted by both models. For dry sand samples, it was verified arelatively minor increase of the dielectric constant with the increase in heavy minerais. Also for dry sand samples, no dependence of the dielectric constant was observed with grain size variation. On the other hand, for afield in situ experiment, where samples of sand were taken to perform grain size characterization, it was verified that the grain size might has an indirect influence on the dielectric constant because it may control water adsorption.

A integracao de 37.435 dados gravimetricos (11.814 em terra e 25.621 no mar), provenientes de varios levantamentos independentes, permitiu a confeccao de um mapa de anomalias Bouguer do Nordeste Setentrional do Brasil, com densidade media de cerca de 1 estacao gravimetrica por cada 13 km2. Este mapa esta limitado pelas longitudes 33° 30' W e 43° W e pelas latitudes 2° 55' S e 7° 30' S, cobrindo uma area com cerca de 1.000 km na direcao leste-oeste por 500 km na direcao norte-sul. O mapa abrange a porcao da Provincia Borborema que esta a norte do lineamento Patos, bem como a parte leste da Bacia do Parnaiba e a margem continental adjacente. A anomalia mais expressiva do mapa Bouguer e um forte gradiente, margeando toda a costa, originado pela subida da Moho na transicao da crosta continental para a crosta oceânica, implantada na separacao America do Sul - Africa. As anomalias de medio a curto comprimento de onda sao causadas por heterogeneidades intracrustais, representadas por blocos de idade precambriana, bem como granitoides brasilianos e bacias sedimentares mesozoicas. A utilizacao da hipotese de isostasia, associada a um modelo flexural, permitiu estimar, em carater preliminar, o relevo da interface crosta-manto, com delimitacao da zona de afinamento crustal associada a implantacao do trend Cariri-Potiguar, definido pelos riftes intracontinentais mesozoicos. Alem disso, foi identificada uma area de relativo espessamento crustal, na borda leste da Bacia do Parnaiba, que foi interpretada como estando associada a uma antiga colisao de blocos, durante o Ciclo Brasiliano. O mapa de anomalias isostaticas residuais, que ressalta a contribuicao ao campo gravimetrico das bacias interiores, dos macicos granitoides e das faixas de supracrustais proterozoicas, permite identificar importantes variacoes laterais de densidade, que podem estar associadas com cisalhamentos de escala litosferica e limites dos terrenos que compoem o arcabouco estrutural da Provincia Borborema.

Gravity inversion results aiming to estimate the crystalline basement relief of the onshore Potiguar Basin are presented. It is assumed that the density contrast between the sediments and the crystalline basement is constant and known. The sediments are approximated with vertical rectangular prisms whose thicknesses, representing the depths to crystalline basement, are the parameters to be estimated from the gravity inversion. In all cases, the inversion process was stabilized with smoothness constraint on the spatial variation of the basement relief. Besides the gravity data, we used information about the basement relief obtained from boreholes and from seismic interpretation. These data were combined in order to compose three different scenarios simulating different phases during the exploratory development of the basin. In the first scenario we used the gravity data only. In the second scenario we worked with two combinations, first we combined the gravity data with information from boreholes, and second, with the basement relief reference model that resulted from the seismic interpretation. Finally, in the third scenario, we used the gravity data, the information from the boreholes and the reference model obtained from the seismic interpretation. In all scenarios, we obtained reliable estimates for the basement relief. Concerning the discrepancies among the results, the estimates obtained with additional constraints (from boreholes and/or seismic interpretation) increased the overall resolution of the basement relief and the reliability of the absolute depth values. However, it is important to stress that the first scenario already yielded a reliable estimate to the basin relief. If one takes into account the huge difference both in financial cost and environmental impact associated with gravity and seismic surveys, respectively, as well as with borehole drilling, this result highlights the great importance of properly using the gravity data in the initial exploratory phase of the basin.Keywords: gravity inversion, basement relief, Potiguar Basin, constrained inversion. RESUMO. Este trabalho apresenta aplicações de inversão gravimétrica para a estimativa do relevo do embasamento cristalino da Bacia Potiguar emersa. Admite-se que o contraste de densidade entre os sedimentos e o embasamento da bacia é constante e conhecido. O pacote sedimentar é aproximado por um conjunto de prismas lateralmente justapostos cujas espessuras, ou profundidades até o embasamento, são os parâmetros a serem estimados na inversão. Em todos os casos, o processo de inversão foi estabilizado com o uso do vínculo de suavidade na variação espacial do relevo do embasamento. Além das medidas gravimétricas, foram utilizados dados de poços e/ou oriundos da interpretação sísmica, em diferentes combinações, de modo a simular diferentes etapas, ou cenários, de exploração da bacia ao longo do tempo. No primeiro cenário foram utilizados somente dados gravimétricos. No segundo cenário, simulamos duas situações, em ambas adicionando outras informações aos dados gravimétricos: na primeira delas, adicionamos somente vínculos de poços e, na segunda, apenas um modelo sísmico de referencia para o embasamento. Por fim, no último cenário foram agregados aos dados gravimétricos os dados de poços e o modelo sísmico. As estimativas obtidas para o relevo do embasamento revelaram nitidamente o arcabouço da bacia em todos os cenários. Em relação às variações das profundidades entre os cenários, as inclusões dos vínculos dos poços e do modelo sísmico aprimoraram a resolução global dos resultados, como esperado. Contudo, é relevante destacar que a inversão no primeiro cenário já forneceu um relevo bastante aproximado do arcabouço conhecido da bacia. Se levarmos em conta as grandes diferenças de custo financeiro e de impacto ambiental, respectivamente associados com os levantamentos gravimétrico e sísmico, bem como com a perfuração de poços, esse resultado evidencia a grande importância de uma adequada utilização dos dados gravimétricos nas fases exploratórias iniciais de uma bacia.Palavras-chave: inversão gravimétrica, relevo do embasamento, Bacia Potiguar, inversão vinculada.

The present article is a synthesis of studies developed by fundação Norte Rio Grandense de Pesquisa e Cultura -FUNPEC and Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN for the Companhia de Águas e Esgoto do Rio Grande do Norte - CAERN, in the lower course of Doce River, RN. This paper also presents alternatives to increase the water supply from wells in the Barreiras Aquifer located to the north of Natal district, RN, considering the degraded water quality due to nitrate contamination from the right margin of Doce River. The methodology was based on the combined use of hydrogeological and geophysical techniques (gravity andelectrical resistivity). The regional structure was previously characterized by morphotectonic analysis and gravimetric and geoelectric data interpretation. According to these data, two preferential fault directions (NW and NE) directly influence local geometry of the aquifer causing abrupt variations of the saturated thickness. The potential of the Barreiras Aquifer increases gradually on the left bank of Doce River from east to west, due to larger spacing between hydrogeological equipotential surface and larger saturated thickness. These observations provided the basis to locate a new water collection area, where new wells are going to be drilled with 300 m3 /h estimated total discharge. RESUMO: O presente artigo representa uma síntese de estudos desenvolvidos pela Fundação Norte-Rio-Grandense de Pesquisa e Cultura-FUNPEC e Universidade Federal do Rio Grande do Norte-UFRN para a Companhia de Àguas e Esgotos do Rio Grande do Norte-CAERN, na área do baixo curso do Rio Doce-RN. O mesmo objetivou apontar alternativas para o incremento do abastecimento d’água proveniente de poços no Aquífero Barreiras na zona norte do município de Natal-RN, tendo em vista o agravamento da contaminação de captações da margem direita do Rio Doce por nitrato. A metodologia adotada foi fundamentada no emprego conjunto de técnicas de hidrogeologia e geofísica (gravimetria e eletrorresistividade). A estruturação regional, caracterizada previamente a partir de análise morfotectônica e interpretação de dados gravimétricos e geoelétricos, foi evidenciada nas direções preferenciais NW e NE, influenciando diretamente na geometria local do aquífero na forma de variações bruscas de sua espessura saturada decorrente dos falhamentos. A potencialidade do Aquífero Barreiras apresenta um acréscimo gradativo na margem esquerda do Rio Doce de leste para oeste, decorrente de maiores espaçamentos entre equipotenciais hidrogeológicas e espessuras saturadas maiores. Estas observações fundamentaram a locação de uma subárea a leste da captação Rio Doce da CAERN como bastante promissora para a execução de uma segunda bateria de poços, com descarga total estimada da ordem de 300 m3 /h.Palavras-chave: Aquífero Barreiras; Rio Doce-RN, Geofísica; potencialidade hidrogeológica