https://hdl.handle.net/1884/39715 Wed, 15 Apr 2026 03:43:12 GMT 2026-04-15T03:43:12Z https://hdl.handle.net/1884/98008 Alterações morfológicas decorrentes da abertura de uma nova desembocadura estuarina no mar do Ararapira (Paraná – São Paulo) Resumo: O processo de migração de desembocaduras estuarinas impacta diretamente diferen tes ambientes costeiros e pode alterar padrões hidrodinâmicos, intensificando proces sos erosivos. Assim, este trabalho tem como objetivo cartografar e analisar as altera ções morfológicas provocadas pela abertura de uma nova desembocadura estuarina no Mar do Ararapira, na divisa entre o Paraná e São Paulo, além de traçar panoramas evolutivos para o ambiente, com ênfase nos processos erosivos associados à nova desembocadura e ao Estreito do Melão. Foram utilizadas técnicas de fotointerpretação de imagens aéreas e orbitais históricas e recentes, geoprocessamento e análise mul titemporal, integradas à ferramenta CASSIE para quantificação das taxas de erosão e análise das alterações em diferentes unidades de paisagem. Os resultados evidenci aram a reconfiguração das unidades de paisagem em toda a área, incluindo o com pleto assoreamento da antiga desembocadura, a formação de campo de nebkas, al terações significativas nos manguezais e o desenvolvimento de um delta de maré va zante na atual desembocadura, com morfologia indicativa de migração para nordeste. Além disso, os resultados indicam que a abertura da nova desembocadura intensificou a erosão nas margens estuarinas e oceânicas do Estreito do Melão, propiciando um provável rompimento do esporão arenoso a montante da atual desembocadura na próxima década, entre 2032 e 2034, o que poderá gerar um novo inlet com impactos diretos sobre comunidades caiçaras. O estudo conclui que os processos observados corroboram os modelos teóricos de migração de inlets. Ademais, os resultados forne cem subsídios para o planejamento costeiro e a gestão ambiental e social da região, especialmente frente à vulnerabilidade das comunidades caiçaras aos processos ero sivos; Abstract: The migration process of inlets directly impacts different coastal environments and can alter hydrodynamic patterns, intensifying erosive processes. This study aims to map and analyze the morphological changes caused by the opening of a new inlet in the Mar do Ararapira, located on the border between Paraná and São Paulo (Brazil), as well as to outline evolutionary scenarios for the area, with emphasis on the erosive processes associated with the new inlet and the Estreito do Melão. Historical and re cent aerial and satellite images were analyzed through photointerpretation techniques, geoprocessing, and multitemporal analysis, integrated with the CASSIE tool to quantify erosion rates and assess changes in different landscape units. The results revealed a reconfiguration of the landscape units throughout the area, including the complete sil tation of the former inlet, the formation of a nebka field, significant changes in the man grove areas, and the development of an ebb-tide delta at the new inlet, with a morphol ogy indicative of northeastward migration. Furthermore, the results indicate that the new inlet intensified erosion along the estuarine and oceanic margins of the Estreito do Melão, suggesting a probable breaching of the sandy spit upstream of the current inlet within the next decade, between 2032 and 2034, potentially creating a new inlet with direct impacts on nearby local communities. The study concludes that the ob served processes corroborate theoretical models of inlet migration. Additionally, the results provide essential support for coastal planning and for the environmental and social management of the region, especially considering the vulnerability of local com munities to ongoing erosive processes Orientador: Prof. Dr. Rodolfo José Angulo; Banca: Rodolfo José Angulo (Presidente da Banca), Guilherme Borges Fernandez e Marcelo Cancela Lisboa Cohen; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 06/05/2025; Inclui referências Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/98008 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/101257 Gênese de micrita em sistemas carbonáticos fluviais : estudo comparativo dos controles geomorfológicos e biogeoquímicos nos rios Sucuri e Mimoso, Bonito/MS, Brasil Resumo: A região de Bonito, localizada no Estado de Mato Grosso do Sul, Brasil, apresenta extensos depósitos de tufas do Quaternário. Esses depósitos ocorrem em diversos ambientes de precipitação ativa e inativa, incluindo represas e cachoeiras de tufa, além de depósitos de oncóides e micritos. A alta taxa de deposição está associada ao sistema cárstico desenvolvido nas rochas carbonáticas do Grupo Corumbá, que proporciona o alto teor de carbonato de cálcio dissolvido na água. A micrita é o principal sedimento do sistema, no entanto, os mecanismos de sua formação, seja por precipitação físico-química, indução biológica ou aporte detrítico, ainda não são plenamente compreendidos. Esta lacuna dificulta a interpretação de registros sedimentares e o entendimento dos controles que regulam a precipitação de carbonato. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi caracterizar e compreender os processos envolvidos na formação de micrita nos rios Sucuri e Mimoso, investigando a hipótese de que a gênese dos depósitos é controlada principalmente pelas características geomorfológicas específicas de cada ambiente. Para isto, foram analisadas nove amostras de tufa, oncóides, micritos inconsolidados, micrita particulada, matéria orgânica particulada e alga carácea, além de amostras de água, coletadas nos rios Sucuri e Mimoso. A metodologia integrou geoprocessamento para caracterização das bacias hidrográficas, vegetação, geomorfologia e geologia, petrografia (microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV-EDS)) para identificação de fácies e microestruturas, e análises geoquímicas, incluindo fluorescência de raios X (FRX e µFRX) e difração de raios X (DRX) para composição química e mineralógica. A assinatura dos processos de precipitação foi investigada por meio de análises de isótopos estáveis (d13C, d18O, d15N, d2H) nos carbonatos, na matéria orgânica e na água. As análises revelaram dois sistemas deposicionais distintos. O Rio Mimoso, com relevo acidentado, favorece a formação de tufas do tipo cascata e barragem, onde a precipitação é dominada pela desgaseificação de CO2. Petrograficamente, predominam fitohermas com bacterial shrubs e morfologias de cristais indicativas de precipitação rápida. O Rio Sucuri, em relevo plano, constitui um ambiente fluvio-lacustre de baixa energia, propício à formação de oncóides, micritos inconsolidados e algas caráceas calcificadas, com evidência de indução microbiana (EPS). Geoquimicamente, todos os depósitos são predominantemente calcíticos, com aporte variável de siliciclásticos (quartzo e argilominerais). Os valores de d13C dos carbonatos variaram entre -4,38‰ e -10,03‰ VPDB, refletindo um balanço entre a incorporação de carbono orgânico de plantas C3 e o enriquecimento em 13C por fotossíntese (no Rio Sucuri) e desgaseificação (no Rio Mimoso). O estudo conclui que a geomorfologia é o controle primário na gênese das tufas na região. A precipitação no sistema de alta energia do Rio Mimoso é predominantemente físico-química, enquanto no sistema de baixa energia do Rio Sucuri, os processos bioquímicos são dominantes. A micrita possui origem mista, sendo majoritariamente autóctone (precipitada in situ), com uma componente alóctone detrítica; Abstract: The Bonito region, located in the State of Mato Grosso do Sul, Brazil, is characterized by extensive Quaternary tufa deposits. These deposits occur in various active and inactive precipitation environments, including tufa dams and waterfalls, as well as oncoid and micrite deposits. The high depositional rate is associated with the karst system developed in the carbonate rocks of the Corumbá Group, which supplies the water with a high concentration of dissolved calcium carbonate. Micrite is the main sediment in the system; however, its formation mechanisms, whether through physicochemical precipitation, biological induction, or detrital input, are not yet fully understood. This knowledge gap hinders the interpretation of sedimentary records and the understanding of the controls governing carbonate precipitation. Therefore, the aim of this study was to characterize and comprehend the processes involved in micrite formation in the Sucuri and Mimoso rivers, testing the hypothesis that the genesis of these deposits is primarily controlled by the specific geomorphological characteristics of each environment. To this end, nine samples of tufa, oncoids, unconsolidated micrites, particulate micrite, particulate organic matter, and charophyte algae were analyzed, in addition to water samples collected from the Sucuri and Mimoso rivers. The methodology integrated geoprocessing for the characterization of hydrographic basins, vegetation, geomorphology, and geology; petrography (optical microscopy and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy, SEM-EDS) for the identification of facies and microstructures; and geochemical analyses, including X-ray fluorescence (XRF and µXRF) and X-ray diffraction (XRD) for chemical and mineralogical composition. The signature of the precipitation processes was investigated through stable isotope analyses (d13C, d18O, d15N, d2H) in carbonates, organic matter, and water. The analyses revealed two distinct depositional systems. The Mimoso River, with its rugged terrain, favors the formation of waterfall and damtype tufas, where precipitation is dominated by CO2 degassing. Petrographically, phytoherms with bacterial shrubs and crystal morphologies indicative of rapid precipitation are predominant. The Sucuri River, set in a flat terrain, constitutes a lowenergy fluvio-lacustrine environment conducive to the formation of oncoids, unconsolidated micrites, and calcified charophyte algae, with evidence of microbial induction (EPS). Geochemically, all deposits are predominantly calcitic, with a variable input of siliciclastics (quartz and clay minerals). The d13C values of the carbonates ranged from -4.38‰ to -10.03‰ VPDB, reflecting a balance between the incorporation of organic carbon from C3 plants and 13C enrichment via photosynthesis (in the Sucuri River) and degassing (in the Mimoso River). This study concludes that geomorphology is the primary control on tufa genesis in the region. Precipitation in the high-energy system of the Mimoso River is predominantly physicochemical, whereas in the lowenergy system of the Sucuri River, biochemical processes are dominant. The micrite has a mixed origin, being mostly autochthonous (precipitated in situ), with a detrital allochthonous component Orientadora: Profa. Dra. Anelize Manuela Bahniuk Rumbelsperger; Coorientadora: Dra. Larissa da Rocha Santos; Banca: Anelize Manuela Bahniuk Rumbelsperger (Presidente da Banca), Ana Paula Soares e Almério Barros França; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 22/12/2025; Inclui referências Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/101257 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/100974 Carbon dioxide sequestration (CO2) by mineral carbonation and its relation to weathering of mafic rocks, pali aike volcanic field, Chilean Patagonia Resumo: Esta tese investiga os processos naturais e experimentais de mineralização de CO2 no Campo Vulcânico de Pali Aike (PAVF), localizado na Patagônia Sul, uma província basáltica moldada pelo vulcanismo quaternário, pela história glacial e por condições climáticas frias e áridas. A configuração geológica singular da região fornece um laboratório natural para explorar a interação entre carbono, água e rochas máficas, estabelecendo conexões entre a precipitação de carbonatos e os processos de armazenamento mineral. Ao combinar abordagens geoquímicas, isotópicas e mineralógicas, o estudo contribui para a compreensão dos processos do ciclo do carbono e do armazenamento mineral em sistemas basálticos. A primeira parte do estudo examina a precipitação natural de carbonatos em um lago alcalino desenvolvido dentro de crateras vulcânicas do Pleistoceno Médio. As análises geoquímicas e isotópicas (Sr radiogênico, d¹³C, d¹8O) de águas lacustres, sedimentos e carbonatos revelam que o carbono inorgânico dissolvido (DIC) é derivado principalmente de CO2 biogênico (~66%), com uma contribuição atmosférica adicional (~34%). O balanço de cálcio é controlado principalmente pelo intemperismo das rochas máficas circundantes (>70%), com pequenas contribuições de solos locais. Esses resultados demonstram como a produtividade biológica, a variabilidade hidrológica e o intemperismo basáltico regulam conjuntamente a saturação e a precipitação de carbonatos em ambientes vulcânicos continentais, destacando a capacidade natural desses sistemas de sequestrar carbono. A segunda parte avalia a reatividade dos basaltos do PAVF sob condições supercríticas de CO2, utilizando experimentos em batelada a 50 °C e 90 bar. A dissolução do basalto liberou rapidamente Ca e Mg, elevando o pH da solução e promovendo a precipitação de carbonatos em poucas semanas. As análises mineralógicas e isotópicas (XRD, SEM, d¹³C = -3,3‰ a -7,3‰; d¹³CDIC = -36‰ a -31‰) confirmam que os minerais carbonáticos se formaram principalmente a partir de reações entre fluidos ricos em CO2 e minerais basálticos. Ao integrar evidências naturais e experimentais, este trabalho demonstra que as rochas máficas da Patagônia Sul não apenas participam ativamente do ciclo do carbono, mas também apresentam um elevado potencial para a mineralização artificial de CO2. Os resultados posicionam o Campo Vulcânico de Pali Aike como um sítio estratégico para futuras iniciativas de armazenamento de carbono e contribuem para uma compreensão mais ampla das províncias basálticas como reservatórios naturais dos processos do carbono viáveis para o sequestro geológico permanente de CO2; Abstract: This thesis investigates both natural and experimental processes of CO2 mineralization in the Pali Aike Volcanic Field (PAVF), southern Patagonia, a basaltic province shaped by Quaternary volcanism, glacial history, and cold-arid climatic conditions. The region’s unique geological setting provides a natural laboratory to explore the interaction between carbon, water, and mafic rocks, linking carbonate precipitation. By combining geochemical, isotopic, and mineralogical approaches, this study contributes to the understanding of carbon cycle processes and mineral storage in basaltic systems. The first component examines natural carbonate precipitation in an alkaline maar lake developed within Middle Pleistocene volcanic craters. Geochemical and isotopic analyses (radiogenic Sr, d¹³C, d¹8O) of lake water, sediments, and carbonates reveal that dissolved inorganic carbon (DIC) is primarily derived from biogenic CO2 (~66%) with an additional atmospheric contribution (~34%). The calcium budget is mainly controlled by the weathering of surrounding mafic rocks (>70%), with inputs from local soils. These findings demonstrate how biological productivity, hydrological variability, and basalt weathering together regulate carbonate saturation and precipitation in continental volcanic environments, highlighting the natural capacity of these systems to sequester carbon. The second component assesses the reactivity of PAVF basalts under supercritical CO2 conditions through batch experiments at 50 °C and 90 bar. Basalt dissolution released Ca and Mg rapidly, increasing solution pH and promoting carbonate precipitation within weeks. Mineralogical and isotopic analyses (XRD, SEM, d¹³C = -3.3‰ to -7.3‰; d¹³C_DIC = -36‰ to -31‰) confirm that carbonate minerals formed mainly through reactions between CO2-rich fluids and basaltic minerals. By integrating natural and experimental evidence, this work demonstrates that the mafic rocks of southern Patagonia not only participate in active carbon cycling but also offer significant potential for engineered CO2 mineralization. The results position the Pali Aike Volcanic Field as a strategic site for future carbon storage initiatives and contribute to a broader understanding of basaltic provinces as both natural reservoirs of carbon processes and viable for permanent geological CO2 sequestration Orientadora: Profa. Dra. Anelize Manuela Bahniuk Rumbelsperger; Banca: Anelize Manuela Bahniuk Rumbelsperger (Presidente da Banca), Emmanoel Vieira da Silva-Filho, Lucas de Magalhaes May Rossetti, Haline de Vasconcellos Rocha e Caroline da Ros Montes D'Oca; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 12/12/2025; Inclui referências Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/100974 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98870 Improvements on numerical modeling of an atypical petroleum systems in Parnaíba Basin, NE Brazil : integration of organic-inorganic thermal indicators based on vitrinite Resumo: A Bacia do Parnaíba, localizada no nordeste do Brasil, é uma bacia intra-cratônica, multifásica, de idade Paleozoica, que contém inúmeros campos de gás natural, gerados na Formação Pimenteiras, do Devoniano, um sistema petrolífero atípico, onde a maturação da rocha fonte e os mecanismos de formação de trapas são causados pelo Evento Magmático do Atlântico Central (CAMP), de idade Neo Triássica. A modelagem numérica de sistemas petrolíferos em ambientes atípicos é um processo desafiador devido ao número de variáveis adicionais e desconhecidas que precisam ser modeladas. As incertezas relacionadas à idade e sequência das intrusões magmáticas, às propriedades térmicas do magma, à escassez e qualidade dos parâmetros orgânicos de calibração térmica e ausência de esquemas cinéticos adequados podem levar a previsões incorretas sobre a transformação das rochas geradoras, bem como na estimativa de fase e composição das acumulações de hidrocarbonetos modeladas. Esta tese apresenta resultados inovadores em três linhas principais de pesquisa: 1) Aquisição de novos dados orgânicos e geoquímicos, como carbono orgânico total (TOC), pirólise e vitrinita dos níveis enriquecidos em matéria orgânica da Formação Pimenteiras; 2) Estabelecimento de um esquema cinético composicional específico para a rocha geradora da Formação Pimenteiras e subsequente implementação no simulador numérico 3D de sistemas petrolíferos 3) Estudo das variações da cristalização da ilita (índice de Kubler) ao longo do perfil de três poços da bacia, com o objetivo de entender o impacto do calor devido às intrusões magmáticas sobre os minerais argilosos, utilizando um extenso conjunto de dados de difração de raios-X. Os resultados dos dados geoquímicos demonstram o impacto das intrusões de soleiras de diabásio sobre o perfil de maturação, levando a valores de reflectância de vitrinita acima de 5% de Ro, no campo de sobre maturação, também mostrando uma importante redução nos valores de TOC. A escassez de partículas de vitrinita e a ampla gama de maturidade indicam a dificuldade de usar a reflectância de vitrinita como um único indicador da maturação da rocha geradora. Os resultados cinéticos mostraram uma distribuição estreita da energia de ativação (entre 50-56 kcal/mol), em linha com uma estrutura homogênea do querogênio. A análise do pirolisados corrobora com a deposição de matéria orgânica algal/bacteriana em um ambiente predominantemente marinho, de querogênio do Tipo II. A implementação do esquema cinético no simulador numérico e a comparação com um esquema cinético análogo, de uma rocha geradora Devoniana da América do Norte (Woodford Shale), mostrou diferenças de -66,6%, -19,5% e -0,8%, respectivamente, para os ORL’s A, B e C, nas massas de petróleo geradas, indicando um efeito substancial do esquema cinético nas previsões da modelagem numérica. A análise dos dados de difração de raios-X na fração argila, com ênfase na decomposição do pico 10A, permitiu a individualização das fases de moscovita/mica detríticas das fases de ilita neo formadas pelo metamorfismo de contato. O Índice de Kubler (largura total no máximo de largura – FWHM, na sigla em inglês), medido no pico associado à ilita, mostrou uma correlação consistente com a reflectância de vitrinita, permitindo a melhoria na calibração térmica dos modelos numéricos; Abstract: The Parnaíba Basin, located in northeastern Brazil, is an intra-cratonic, multi-phase Paleozoic basin that hosts a considerable number of natural gas fields sourced from the Devonian Pimenteiras Formation. It is an atypical petroleum system, where source rock maturation and trap formation mechanisms are driven by the Central Atlantic Magmatic Event (CAMP), which occurred during the Late Triassic. Numerical modeling of petroleum systems in such atypical environments is a challenging process due to the numerous additional unknown variables that must be accounted for. Uncertainties related to the timing and age of magmatic intrusions, thermal properties of the magma, the scarcity and quality of organic thermal calibration parameters, and appropriate kinetic schemes can lead to inaccurate predictions of source rock transformation as well as the phase and composition of predicted hydrocarbon accumulations. This thesis presents novel results in three main areas of research: 1) Acquisition of a new dataset of organic geochemical parameters, such as total organic carbon (TOC), pyrolysis data, and vitrinite reflectance, from the organic-rich layers (ORLs) of the Pimenteiras Formation; 2) The establishment of a specific compositional kinetic scheme for the Pimenteiras Formation source rock and its implementation into a 3D petroleum system modeling (PSM) simulator; and; 3) The investigation of illite crystallinity variations (Kübler Index) across profiles from three wells in the basin, to investigate and understand the impact of magmatic heating on clay minerals, using an extensive dataset of X-ray diffraction (XRD) data. The geochemical data reveals the impact of magmatic sill intrusions on the maturation profiles, resulting in vitrinite reflectance values exceeding 5% of Ro, entering the overmature range, and showing significant reductions in TOC values. The scarcity of vitrinite particles and the wide thermal maturity range highlight the limitations of using vitrinite reflectance as a sole thermal maturity proxy. The kinetic analysis revealed a narrow activation energy distribution (between 50–56 kcal/mol), consistent with a homogeneous kerogen structure. Pyrolysate analysis supports the deposition of algal/bacterial organic matter in a dominantly marine, Type II kerogen environment. The implementation of the new kinetic scheme into the numerical simulator and its comparison with a North American Devonian source rock analogue (the Woodford Shale) showed differences of -66.6%, -19.5%, and - 0.8% in generated petroleum masses for ORLs A, B, and C, respectively, indicating the substantial impact of the kinetic scheme on PSM predictions. XRD analysis of the clay fraction, focusing on the decomposition of the 10Å peak, enabled the differentiation between detrital muscovite/mica and newly formed illite phases. The Kübler Index (full width at half maximum—FWHM), measured from the decomposed illite peak, showed a consistent correlation with vitrinite reflectance, enhancing the thermal calibration of numerical models Orientador: Prof. Dr. Leonardo Fadel Cury; Coorientadores: Profa. Dra. Anelize Manuela Banhiuk Rumbelsperger, Dr. Nilo das Chagas Azambuja Filho; Banca: Leonardo Fadel Cury (Presidente da Banca), Félix Thadeu Teixeira Gonçalves, Fernando Farias Vesely, Fernando Santos Corrêa e Almério Barros França; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 15/08/2025; Inclui referências; Área de concentração: Geologia Exploratória Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/98870 2025-01-01T00:00:00Z