GEOTECNOLOGIAS
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Item Comparação entre métodos de mapeamento topográfico de cavernas ferríferas: estudo de caso na Amazônia Brasileira(2024) Fernandes, Adam Barros; Borba, Ricardo Perobelli; Brandi, Iuri Viana; Araújo, Ramon Nunes; Scherer, Bruno dos Santos; Moreira, Júlio Almeida; Boulhosa, Gabrieli SantosO cálculo dos parâmetros espeleométricos (projeção horizontal, desnível, área e volume) em meio ao mapeamento topográfico de cavernas é um requisito amparado por lei para a definição do grau da relevância de cavidades no Brasil. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é a comparação do método expedito convencional (utilizando bússola, clinômetro, trena e GNSS) com a tecnologia de varredura a laser no que tange ao levantamento topográfico em uma população amostral de cavernas situadas na Província Espeleológica da Serra dos Carajás, Pará, Brasil. Assim, foi realizada inicialmente a análise estatística descritiva dos dados espeleométricos obtidos matematicamente pelo método de levantamento topográfico convencional de 1758 cavidades para definição do parâmetro espeleométrico mais relevante do ponto de vista de enquadramento de cavernas como de máxima relevância. A partir disso, foi calculado o parâmetro espeleométrico volume levantado via varredura a laser e comparado com o resultado obtido utilizando o método convencional. A varredura a laser trouxe maior rapidez e redução da exposição ao risco em campo na coleta de dados. Além disso, o levantamento topográfico com a varredura a laser é mais preciso e em 80% dos resultados apresentou o valor da variável volume inferior ao obtido por meio do levantamento convencional.Item An integrated 3D digital model of stratigraphy, petrophysics and karstified fracture network for the Cristal Cave, NE-Brazil(2024-01) Pereira, João Victor F.; Medeiros, Walter E.; Dantas, Renato R.S.; Bezerra, Francisco H.R.; Bruna, Vincenzo La; Xavier Jr., Milton M.; Maia, Rubson P.; Gomes, Daniel D.M.; Silva, Danielle C.C.; Maciel, Ingrid B.Digital Outcrop Models (DOMs) are virtual representations of geological features. Although DOMs are widely used tools in geosciences, their integration with other datasets remains relatively underexplored. We combined a DOM, derived from a photogrammetric survey of a carbonate sequence, with lithostratigraphic, petrophysical (porosity, permeability and uniaxial compressive strength), fracture distribution, and karst dissolution information to compose a single integrated three-dimensional digital model. The study site is one of the entrances of the Cristal Cave (São Francisco Craton, Northeastern Brazil), which has been used as a structural and diagenetic outcrop analog for the Brazilian pre-salt carbonate reservoirs. Data from fracture distributions, measured on the exposed surfaces of the cave, were used to build a Discrete Fracture Network, based on the solution of the stereology inverse problem. Fracture apertures were then modified to generate different scenarios of karstification, thus composing Discrete Fracture and Karst Networks. This integrative approach brought relevant insights into the cave development due to dissolution along fracture clusters. Our methodology offers better geological data handling to build static models to be used in a fluid flow modeling environment, contributing to bridge the gap between geophysics/geology and engineering approaches.Item 3D geoelectric modeling to characterize ferruginous caves in Brazil, using numerical and physical simulation(2024-03) Cardoso, Luiz Henrique; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Oliveira, Nilciléia Cristina de Magalhães; Maciel, Álvaro SimõesIn Brazil, the discovery of ferruginous pseudokarst caves in laterite profiles on iron mining areas has been significant. As a result, speleological legislation has restricted mining activity to protect caves considered to be most relevant, however, with subjective criteria. This requires the collection of precise data to better guide them. The application of techniques for the identification and characterization of caves is still limited, due to the irregular topography, vegetation and the obstruction of conduits and saloons by material that fell from the ceiling and walls, and it was also mobilized by miners. A relatively cheap and quick alternative to mapping the caves, compared to classical methods such as boreholes, is Electrical Resistivity (ER). Literature data are apparently controversial, as caves filled with air sometimes have high resistivity (tens to hundreds of thousands of ohms. meter), and sometimes low (up to a few thousand ohms. meter). Thus, the objectives were to investigate the electrical resistivity duality that can be observed in these caves, and present a non-invasive cave mapping methodology and a 3D geoelectric model (inverted), to be used as a reference in future field research. To this end, direct and inverse 3D geoelectrical numerical modeling was carried out to predict the electrical resistivity of typical elements in the ferruginous pseudokarst system of the Quadrilátero Ferrífero (QF), southeast region, where hundreds of caves were cataloged. Field surveys, laboratory analysis of collected material and simulations in a reduced physical model validated the predictions. The results showed that moisture around ferruginous caves can attenuate the electrical signal or even mask the high resistivity of conduits and saloons filled with air. Therefore, it was the main factor considered in the geoelectric model.Item SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS DE FRAGILIDADE AMBIENTAL NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DA PRATA, MS, UTILIZANDO O MODELO DE CADEIAS MARKOV –EAUTÔMATOSCELULARES(2023-01) Silva, Laís Coêlho do Nascimento; Bacani, Vitor Matheusa modelagem preditiva de mudanças no uso e cobertura da terra possibilita analisar diferentes níveis de impactos e transformações paisagísticas. O objetivo deste trabalho foi avaliar e simular a tendência futura de fragilidade ambiental da Bacia Hidrográfica do Rio da Prata (BHRP), MS utilizando o modelo de Cadeias de Markove AutômatosCelulares. Os procedimentos metodológicos fundamentaram-se na análise da fragilidade ambiental da BHRP em 1986, 1996, 2006 e 2016 e simulação de tendência futura para os anos de 2050 e 2100 utilizando sensoriamento remoto e sistema de informação geográfica. Os resultados indicaram que as classes de fragilidade “média” e “alta” possuem maior convergência para aumento no futuro em detrimento da classe “baixa” que teve maior alteração em sua área. Constatou-se que os efeitos espaço-temporais das alterações antrópicas na paisagem acentuam a necessidade de políticas públicas voltadas ao incentivo de práticas conservacionistas na BHRP.Item Low-Cost 3D Reconstruction of Caves(2023) Teixeira, Joao Marcelo; Pimentel, Narjara; Barbier, Eder; Bernard, Enrico; Teichrieb, Veronica; Chaves, GimenaCaves are spatially complex environments, frequently formed by different shapes and structures. Capturing cave’s spatial complexity is often necessary for different purposes – from geological to biological aspects – but difficult due to the challenging logistics, frequent absence of light, and because the necessary equipment is prohibitively expensive. Efficient and low-cost mapping systems could produce direct and indirect benefits for cave users and policy-makers, enabling from non-invasive research of fragile structures (like speleothems) to new forms of interactive experiences in tourism, for example. Here we present a low-cost solution that combines hardware and software to allow capturing cave spatial information through RGB-D sensors and the later interpretation of the processed data. Our solution allows the navigation in a 3D reconstructed cave, and may be used to estimate volume and area information, frequently necessary for conservation or environmental licensing. We validated the proposed solution by partially reconstructing one cave in Northeastern Brazil. Although some challenges have to be overcome, our approach showed that it was possible to retrieve relevant information despite using low-cost RGB-D sensors.- Application of Multi-criteria Analysis to Evaluate the Potential for the Occurrence of Cavities in Serra do Gandarela and Presentation in 3D Geological Modeling Software(2022-07-15) Laranjeira, Jonas de Oliveira; Aleixo, Diogo Sepe; Henriques, Andréia Bicalho; Casagrande, Pedro Benedito; Gervasi, O., Murgante, B., Hendrix, E.M.T., Taniar, D., Apduhan, B.O.The study of cavities and their areas of influence for purposes of environmental intervention has gained increasing relevance in Brazilian legislation. Serra do Gandarela is a geomorphological site, located in the State of Minas Gerais, which concentrates a large amount of speleological features, in addition to mineral resources. This article seeks to present multi-criteria analysis techniques in a GIS environment to measure the potential for the occurrence of cavities in the region in order to arrive at a map of the speleological potential of the site. The result will then be superimposed on a geological model developed for the region, in order to be able to observe transversal profiles in order to correlate the results considering the imputed geological and geomorphological factors. The importance of the analysis carried out is to expose the areas with the highest concentration of factors favorable to the development of cavities in regions close to mining activities, with the objective of guiding mining activities in a less harmful way to the environment. The suggestion of presentation in 3D platform is made to allow a more dynamic observation in addition to highlighting topographic and slope factors.
Item Análise multiescalar de afloramento digital análogo de reservatório carbonático na formação salitre(2022-04) Furtado, Carla Patrícia Queiroz; Bezerra, Francisco Hilario Rego; BORGES, SÉRGIO VIEIRA; Maria Osvalneide Lucena Sousa; João Andrade dos Reis Júnior; David Lino Vasconcelos; Fabio Luiz BagniO presente estudo investiga a influência de fraturas subsísmicas na interconectividade e fluxo de fluidos associados a rochas carbonáticas dobradas e seu papel nas fases de evolução do processo cárstico no Sistema Brejões, Bacia de Irecê, Nordeste do Brasil. Procuramos também promover a caracterização geofísica (Electrical Resistivity Tomography – ERT) de Brejões I e do sistema cárstico associado. Realizamos levantamentos de sensoriamento remoto 3D na superfície com um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) e subsuperfície com Terrestrial Laser Scanning (TLS). Com base nos afloramentos digitais, nós realizamos análises de atributos de fratura e medição de estratificação, distribuições de comprimento de fratura, estimativas de persistência, topológica, morfométrica e investigação geofísica. A análise multiescalar mostra que corredores de fraturas, cavernas e cânions ocorreram ao longo do eixo de uma anticlinal orientada N-S ou paralelo a ele. Os dados de fraturas superficiais e subsuperficiais estão relacionados e com dois eventos de compressão relacionados à orogênese Brasiliana (740-560 Ma). Os expoentes da lei de potência superiores a 2,5 sugerem a influência de todos os comprimentos de fratura na conectividade do Sistema Brejões, enfatizando fraturas menores que 50 m. A análise topológica demonstrou uma rede de fraturas altamente conectada, acima do limite de percolação, com agrupamentos extensos e vários níveis de interações. Esses resultados são suportados pela ampla distribuição de valores de persistência nos mapas de intensidade de fratura (P21) e densidade (P20). Os atributos morfológicos aplicados na prospecção geofísica permitiram a otimização de suas etapas e correlação direta com a assinatura da caverna. O método ERT apresentou uma ampla faixa de resistividade elétrica (100 - 10.000 Ohm.m), refletindo assim diferentes níveis de intemperismo e carstificação no Sistema de Brejões. Com base no cenário geomorfológico e estrutural descrito, os reservatórios do tipo I e II foram associados ao Sistema Brejões. Sua marcada anisotropia pode implicar em rotas preferenciais de migração de fluidos, o que pode impactar todas as fases de exploração. Nossos resultados revelam que o mapeamento de zonas de dano relacionadas a dobras pode ser uma abordagem alternativa para identificar corredores de fraturas em escala sub-sísmica. A utilização do LiDAR como metodologia auxiliar nas etapas de prospecção geofísica com ERT fornece uma nova perspectiva à análise dos efeitos 3D em ambientes cársticos.Item DETECÇÃO E DELIMITAÇÃO DE DEPRESSÕES CÁRSTICAS NA BACIA DO RIO SOBRADO – TO, A PARTIR DE VARIADOS MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO(2023) PEREIRA, Hugo Lopes; MORAIS, Fernando deA bacia do Rio Sobrado é situada em sua maior parte no sudeste do estado do Tocantins. A maior porção hidrogeológica da bacia pertence ao Sistema Aquífero Bambuí em que a litologia é composta por rochas carbonáticas que proporcionam uma paisagem característica de depressões superficiais, tornando-se importante fonte de recarga localizada. Este estudo buscou detectar, delimitar e avaliar as depressões potenciais na área de estudo, utilizando uma associação de Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) Globais, além de um MDE híbrido que considerou as menores altitudes dentre os pixels de cada MDE. Para delimitação das depressões, foi utilizado um MDE com resolução horizontal de 15 m, proveniente de interferometria de par de imagens Sentinel-1 IW. Foram adotados limiares morfométricos para eliminação de falsas depressões, associados a análises supervisionadas de imagens históricas do softwareGoogle Earth Pro. Foram quantificadas 299 depressões na área de estudo, sendo 270 destas pertencentes ao carste, cobrindo uma área de 803,42 ha. A utilização de diferentes MDE’s, incluindo sua fusão, possibilitou identificar depressões que passariam desapercebidas caso a análise fosse feita por apenas um modelo. A utilização do MDE oriundo de imagens Sentinel-1 possibilitou tornar a delimitação mais suave e próxima à realidade.Item DETECÇÃO E DELIMITAÇÃO DE DEPRESSÕES CÁRSTICAS NA BACIA DO RIO SOBRADO – TO, A PARTIR DE VARIADOS MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO(2023) PEREIRA, Hugo Lopes; MORAIS, Fernando deA bacia do Rio Sobrado é situada em sua maior parte no sudeste do estado do Tocantins. A maior porção hidrogeológica da bacia pertence ao Sistema Aquífero Bambuí em que a litologia é composta por rochas carbonáticas que proporcionam uma paisagem característica de depressões superficiais, tornando-se importante fonte de recarga localizada. Este estudo buscou detectar, delimitar e avaliar as depressões potenciais na área de estudo, utilizando uma associação de Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) Globais, além de um MDE híbrido que considerou as menores altitudes dentre os pixels de cada MDE. Para delimitação das depressões, foi utilizado um MDE com resolução horizontal de 15 m, proveniente de interferometria de par de imagens Sentinel-1 IW. Foram adotados limiares morfométricos para eliminação de falsas depressões, associados a análises supervisionadas de imagens históricas do softwareGoogle Earth Pro. Foram quantificadas 299 depressões na área de estudo, sendo 270 destas pertencentes ao carste, cobrindo uma área de 803,42 ha. A utilização de diferentes MDE’s, incluindo sua fusão, possibilitou identificar depressões que passariam desapercebidas caso a análise fosse feita por apenas um modelo. A utilização do MDE oriundo de imagens Sentinel-1 possibilitou tornar a delimitação mais suave e próxima à realidade.Item Análise multicritério e aprendizado de máquina aplicados na predição do potencial espeleológico da região do Parque Nacional Serra do Gandarela, Quadrilátero Ferrífero/MG(2022-02-03) Nola, Iraydes Tálita de Sena; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Barela, César Falcão; Parizzi, Maria Giovana; Erlikhaman, Allan; Barbosa, Marcelo RobertoNo Brasil, cavidades ferríferas estão geneticamente e geograficamente associadas aos depósitos minerais explotáveis de ferro. Essas cavidades possuem relevância espeleológica, arqueológica, paleontológica e biológica, sendo ambientalmente e legalmente protegidas. Assim, para um melhor planejamento da explotação e licenciamento ambiental torna-se necessário estudar a gênese e o desenvolvimento das cavidades ferríferas buscando preservá-las sem impedir o avanço da mineração. Esse tema é complexo, pouco difundido e os trabalhos que buscam alternativas para predizer a ocorrência dessas cavidades são escassos. Essa demanda justifica o desenvolvimento de pesquisas e produtos capazes de auxiliar tomadores de decisão, planejadores e autoridades competentes para suporte na definição de locais-alvo de prospecção espeleológica de campo. Nesta pesquisa foi avaliada a capacidade preditiva de técnicas utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico, além de técnicas de aprendizado de máquina na avaliação da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas. Para isso, foram selecionadas as variáveis: razão de óxido de ferro, declividade, índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), curvatura horizontal, curvatura vertical, intensidade de lineamentos e HAND (height above nearest drainage). Para a validação dos resultados foi utilizado um inventário de cavidades previamente levantado. Essas variáveis foram produzidas a partir do processamento de dados geoespaciais de uma região da Serra do Gandarela, Minas Gerais, Brasil. A primeira técnica aplicada, utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico (AHP), foi implementada e os resultados mostraram um desempenho satisfatório do mapa produzido em predizer áreas favoráveis a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC (the area under the curve) em torno de 0,85. Na sequência foi aplicada a técnica de aprendizado de máquina denominada Florestas Aleatórias. Esta técnica foi a que se mostrou mais eficaz no estudo da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC igual a 0,957. De forma complementar foi utilizada a técnica de Redes Neurais Artificiais, cujos resultados indicaram que o modelo aplicado não possui capacidade de generalização, apesar de seu desempenho ter sido considerado satisfatório durante o treinamento. Espera-se que os passos metodológicos detalhados neste estudo incentivem os planejadores e tomadores de decisão de empreendimentos de mineração e agências ambientais a adotá-los com o objetivo de mapear a suscetibilidade à ocorrência de cavidades ferríferas totalmente com base na aquisição e análise de dados remotos.