Esta dissertação investiga o magmatismo máfico Pré-Albiano da sequência Pré-Sal da Bacia de Santos, associado ao rifteamento do Gondwana e abertura do Atlântico Sul. O estudo integra dados petrográficos, estratigráficos e geoquímicos de duas seções ígneas dos poços 3-BRSA-1290-SPS e 3-BRSA-883-RJS. Os resultados demonstram que os magmas de ambos os poços são predominantemente toleíticos, com exceção de uma amostra alcalina (4923) no poço 3-BRSA-883-RJS. As modelagens petrogenéticas indicam fusão na zona de espinélio, com profundidades entre 44 km - 68 km, variando entre os poços: 63km - 68 km para o 3-BRSA-1290-SPS e 44 km - 51 km para o 3-BRSA-883-RJS. A distinção composicional entre os poços, separados por apenas 120 km, demonstra heterogeneidade mantélica em escala intra-bacia, com o poço Sul (3-BRSA-1290 SPS) derivando de fontes enriquecidas (E-MORB/OIB) e o Central (3-BRSA-883 RJS) de fontes mais empobrecidas (N-MORB a E-MORB), atuando como marcadores da segmentação tectônica local durante o rifteamento do Gondwana. Os processos de diferenciação foram predominantemente regidos por cristalização fracionada em sistemas fechados ou com recarga limitada (RFC), conforme demonstrado pelos modelos aplicados aos pares de amostras 6200-6185 e 5066 4904. As modelagens de AFC indicam que processos crustais de assimilação foram restritos a amostras específicas (como as dos pares 5025-4916 e 5066-4904), onde ocorreram com baixas taxas de assimilação (r = 0,2). A diversidade composicional observada entre os poços é primariamente atribuída à fusão de domínios mantélicos heterogêneos em diferentes profundidades na zona de espinélio, com a diferenciação atuando como um processo secundário das assinaturas mantélicas. Academicamente, os resultados validam quantitativamente a importância das heterogeneidades mantélicas e da segmentação litosférica durante o rifteamento do Gondwana, demonstrando que domínios enriquecidos (EM1) e empobrecidos (DMM) coexistiram em diferentes setores da bacia. Exploratoriamente, a definição petrogenética dos membros 'Parati' (Pós- Rifte, fontes enriquecidas) e 'Tupi' (Rifte, fontes empobrecidas) oferece critérios geoquímicos para o mapeamento de sistemas petrolíferos na província do Pré-Sal, condicionando a distribuição de rochas geradoras e a arquitetura de reservatórios. Além de sua importância como marcadores cronoestratigráficos, esses eventos exercem funções exploratórias complementares: o primeiro como elemento intrusivo (geração de armadilhas e maturação térmica), e o segundo como unidade com potencial reservatório/selante.

A geodiversidade corresponde à variedade de ambientes geológicos, processos e elementos naturais, como rochas, minerais, fósseis e solos, aos quais se atribuem valores culturais e intrínsecos, relacionados tanto à história humana quanto à própria importância desses elementos na compreensão da Terra. Nesse contexto, a geoconservação amplia-se para além da proteção física, reconhecendo a geodiversidade como registro fundamental da história natural, preservado nas rochas e paisagens. A definição de Pedra Patrimônio, consolidada pela União Internacional de Geociências (IUGS), reforça a relevância das rochas utilizadas em construções históricas como elementos culturais essenciais. No Vale do Paraíba Fluminense, o Milonito Além Paraíba apresenta significativa importância geológica, histórica e cultural. Formado em condições de intenso metamorfismo e deformação tectônica, esse material foi amplamente utilizado em construções históricas locais, especialmente no século XIX, devido à sua disponibilidade e viabilidade econômica. Sua utilização está diretamente associada ao desenvolvimento regional durante o ciclo do café, período marcado pela expansão econômica sustentada pela mão de obra escravizada. Além de seu valor técnico e estético, o milonito constitui um importante elo entre a geodiversidade e a identidade cultural do Vale, estando presente em edificações, infraestrutura e paisagens históricas. Dessa forma, seu reconhecimento como Pedra Patrimônio contribui para a valorização da memória regional e para o fortalecimento de ações de geoconservação, integrando aspectos geológicos, históricos e culturais.

A Bacia de Santos, localizada na margem continental sudeste do Brasil e abrangendo aproximadamente 350.000 km2, registra seis eventos magmáticos ao longo de sua evolução. Enquanto as megasseqüências rifte e pós-rifte são dominadas por magmatismo toleítico, a megasseqüência drifte compreende três eventos alcalinos: dois no intervalo Santoniano Campaniano (85–75 Ma) e um no Eoceno Inferior (c. 50 Ma), que ocorrem sob a forma de rochas intrusivas e extrusivas. Esta dissertação investiga um intervalo magmático intersectado no poço 1-BRSA-886-RJS, na porção norte da Bacia de Santos, próximo ao Alto de Cabo Frio, entre as profundidades de 6.720,7 m e 6.521,5 m. O estudo visa determinar a natureza intrusiva ou extrusiva desse magmatismo, seus processos de diferenciação, seu enquadramento nas megasseqüências da bacia e os mecanismos geodinâmicos mantélicos envolvidos por meio da análise de 34 amostras laterais. A petrografia revelou uma complexa intercalação de rochas ígneas, incluindo gabros, anortositos, olivina gabros mesocumuláticos, peridotitos mesocumuláticos e lamprófiros que ocorrem intercalados à rochas pelíticas e carbonáticas da Formação Barra Velha. A litogeoquímica caracteriza o magmatismo como alcalino a transicional, com composições variando de ultrabásicas a intermediárias. A maioria das amostras classifica-se como gabros, gabros peridotíticos e monzogabros, enquanto duas amostras intermediárias, um monzonito (com as maiores concentrações de elementos incompatíveis) e um sienito (mais rico em SiO2 e de natureza cumulática) representam os produtos mais evoluídos. A modelagem geoquímica, aplicada exclusivamente às amostras não cumuláticas, confirmou a relação cogenética e evolução por cristalização fracionada entre essas rochas. Enquanto os cumulados representariam o material sólido acumulado in situ durante o processo de diferenciação. A intercalação física desses litotipos ao longo da seção reflete a atuação simultânea de múltiplos mecanismos de diferenciação na câmara magmática, demonstrando que mesmo intrusões relativamente pouco espessas podem registrar processos complexos de diferenciação. As datações 40Ar/39Ar obtidas para três amostras forneceram idades de aproximadamente 83 Ma, vinculando o magmatismo estudado aos eventos alcalinos Santoniano–Campanianos da Bacia de Santos. Os dados isotópicos indicam dois episódios distintos e contemporâneos de fusão parcial do manto: um gerando as rochas lamprofíricas e outro produzindo a suíte gabroica. A modelagem de mistura binária revela que os magmas parentais derivaram de aproximadamente 20% de manto do tipo EMII e 80% de manto empobrecido (DM), com os monzogabros apresentando maior enriquecimento em 87Sr/86Sr em relação aos gabros. Os resultados da modelagem de fusão parcial somados às idades obtidas indicam que um processo de fusão na zona da granada teria sido desencadeado durante Campaniano na Bacia de Santos. O modelo proposto pressupõe que o adelgaçamento litosférico somado à ascensão astenosférica gerou magmas que ascenderam e se alojaram como um sill complexo de 300 metros de espessura nos carbonatos da Formação Barra Velha.

O Maciço Alcalino do Morro de São João (MSJ), integrante do Alinhamento Alcalino Poços de Caldas–Cabo Frio (PCCF), é constituído predominantemente por sienitos, exibindo ampla variação composicional representada por litotipos melanocráticos, mesocráticos e leucocráticos. Diferentemente de outros maciços alcalinos do mesmo alinhamento, o MSJ não apresenta afloramentos expressivos, sendo seus litotipos reconhecidos principalmente em blocos e matacões de diferentes formas e dimensões, o que, associado ao difícil acesso ao interior do maciço, limita o detalhamento do mapeamento litológico. Neste trabalho, empregou-se o método geofísico de gamaespectrometria em diferentes escalas (aérea, de campo e laboratorial) com o objetivo de caracterizar radiometricamente o maciço e associar a distribuição de K, Th e U aos litotipos presentes. Os dados aéreos e de campo foram processados no software Oasis Montaj Student Version, resultando em mapas de distribuição dos radioelementos, além de mapas interpretativos (ternário, fator F) e de razões isotópicas. Observou-se boa correlação entre os levantamentos aéreos e de campo; contudo, os dados de campo revelaram variações localizadas não detectadas pelos aerolevantamentos, atribuídas à maior resolução e proximidade da fonte nos equipamentos portáteis. As análises laboratoriais confirmaram um padrão de enriquecimento em K, Th e U diretamente relacionado ao grau de evolução magmática, no qual rochas melanocráticas apresentam menores teores, enquanto rochas félsicas exibem enriquecimento progressivo, em função do comportamento incompatível desses elementos durante a diferenciação magmática. Adicionalmente, foram estimadas as taxas de produção de calor radiogênico a partir de dados medidos em amostras e campo, evidenciando a contribuição dos elementos radiogênicos para o regime térmico crustal na região.

Estudos de vulnerabilidade de aquíferos têm sido desenvolvidos com o intuito de identificar áreas mais suscetíveis à contaminação, servindo também como ferramenta para a gestão dos recursos hídricos subterrâneos. A área de estudo corresponde às Unidades Hidrológicas de Planejamento (UHPs) Guandu-Mirim e Bacias Litorâneas, inseridas na Região Hidrográfica II do estado do Rio de Janeiro e tem como objetivo o mapeamento da vulnerabilidade de contaminação de aquífero, dos tipos sedimentar e fraturado, mapas temáticos, com suporte de Sistema de Informações Geográficas (SIG’s). A partir da triagem de dados referentes a um total de 618 poços disponibilizados pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA), 99 foram selecionados para a análise do nível estático por estarem localizados dentro da área de estudo, além de mapas temáticos de pedologia, geologia, densidade de lineamentos que combinados através de álgebra de mapas permitiram a aplicação do método conhecido como G.O.D. (Groundwater occurrence; Overall aquifer class; Depth to groundwater) para a estimativa da vulnerabilidade do aquífero sedimentar e fraturado. A vulnerabilidade na área de estudo tem caráter baixo de uma forma geral, compreendendo 35,92% da área total, e em segundo plano, caráter médio, compreendendo 32,17%. As técnicas utilizadas se mostraram úteis e inovadora em termos de estudos para a análise da vulnerabilidade na região, que por sua vez traz informações estratégicas para a gestão dos recursos hídricos nas UHPs, em questão.

A Baía de Guanabara, reconhecida globalmente como um dos ecossistemas tropicais mais eutrofizados do mundo, ocupa uma posição de destaque não só em nível local, mas também nacional. A gestão eficiente da disponibilidade de água doce e a redução da degradação de sua qualidade são desafios cruciais na área. O presente estudo concentra-se na análise hidrogeoquímica dos aquíferos circundantes à Região Hidrográfica da Baía da Guanabara (RHBG), situada no Rio de Janeiro, investigando a interação das águas subterrâneas com os materiais geológicos durante a percolação e estabelecendo uma relação espacial entre as zonas urbanas, industriais e a hidrogeoquímica local. Foram analisados 228 poços, separados por tipos de aquífero, resultando em 138 fissurais e 90 porosos, predominantemente sódicos. Essa predominância de águas sódicas pode ser atribuída à influência da cunha salina, devido à proximidade da Baía com o oceano, e às atividades antrópicas, como a descarga de efluentes industriais e urbanos, que alteram a composição química das águas subterrâneas. A partir do diagrama de mistura, constatou-se que a maioria dos poços amostrados se encontram no campo das rochas silicáticas, para ambos os tipos de aquífero. No entanto, nos aquíferos porosos, observou-se um significativo número de poços sob maior influência de efluentes/evaporitos, nos poços localizados a leste da Baía de Guanabara. Enquanto que nos aquíferos fissurais, os efluentes/evaporitos estão predominantemente concentrados nos poços a oeste da baía. Este resultado evidencia como os aquíferos estão sendo influenciados conforme sua localização. A alta variabilidade do Índice Químico Inorgânico pode indicar zonas de poluição pontual ou difusa, influenciadas por descargas de efluentes, escoamento superficial e infiltração de contaminantes. Esta variação revela um padrão distintivo relacionado ao uso do solo e ao tipo de aquífero na região estudada, quando observada espacialmente. A classificação das águas como cloretadas e sódicas sugere que processos de salinização estão ocorrendo, o que pode impactar negativamente a biodiversidade aquática e a qualidade da água para consumo humano e agrícola. Este estudo destaca a importância de compreender a hidrogeoquímica dos aquíferos em áreas urbanas e industriais, não apenas para a preservação do ecossistema local, mas também para a saúde pública e o desenvolvimento sustentável. Os resultados apontam para a necessidade de políticas integradas de gestão de recursos hídricos, que considerem tanto a conservação ambiental quanto o desenvolvimento econômico, garantindo assim um equilíbrio entre o uso e a proteção das águas subterrâneas na Baía de Guanabara.

O mapeamento de solos é fundamental para o planejamento adequado de atividades relacionadas ao uso do solo, como agricultura, construção de estradas e edificações, ou zoneamento de áreas industriais, entre outras. No entanto, o mapeamento de solos envolve um trabalho extenso e custoso, que muitas vezes resulta em resultados pouco eficientes. Nesse sentido, ferramentas de mapeamento digital de solos têm sido utilizadas para aprimorar a qualidade, mensurar o erro intrínseco nos mapas de solos, e com uma melhor relação custo-benefício. Algumas das principais características e classificações do solo são influenciadas por fatores de sua formação, denominados fatores S.C.O.R.P.A.N., que representam Solo, Clima, Organismos, Relevo, Material Parental, Idade e Posição. Modelos digitais de elevação (MDE) e seus dados derivados são as covariáveis mais utilizadas para representar as condições topográficas, desempenhando um papel importante no mapeamento digital de solos. Feições topográficas como altimetria, declividade, curvatura e outras que representam o relevo de uma área são eficazmente utilizadas para prever características do solo. Como a maioria dos solos existentes são solos minerais, e sua composição mineral reflete suas propriedades e características, justifica-se o uso de covariaveis que reflitam diretamente caracteristicas do material de origem, como por exemplo, os Dados Aero Geofísicos (DAG), a fim de melhorar a qualidade do mapeamento digital de solos (MDS). O objetivo deste estudo foi utilizar dados topográficos e aero geofísicos para mapear a distribuição espacial das classes de solos na Unidade de Planejamento Hidrológico da Bacia do Rio Guandu-Mirim e Bacias Costeiras, no Rio de Janeiro, Brasil. Os modelos preditivos Decision Tree e Random Forest que obtiveram os melhores resultados estatísticos usaram DAG como covariáveis e obtiveram overall accuracy de 0,87 e 0,97 respectivamente. Dentre as covariáveis provenientes dos DAG, o Urânio apareceu entre as 10 covariáveis mais importantes para todos os modelos que utilizaram DAG. Os resultados obtidos indicam que o uso de DAG como representante do fator de formação material de origem pode contribuir para a obtenção de mapas mais precisos.

A Bacia de Campos está localizada no SE do Brasil e está entre as maiores bacias sedimentares produtoras de hidrocarbonetos do país. A produção de hidrocarbonetos a partir de rochas magmáticas ainda é rara no Brasil mas foi bem sucedida no campo de Badejo, na Bacia de Campos. O campo de Badejo está situado na porção central da Bacia de Campos, a 75 km a sudeste do Cabo de São Tomé e sob lâmina d´água de 85 metros. As rochas vulcânicas da Formação Cabiúnas são basaltos toleíticos relacionados com os volumosos derrames que extravasaram antes e durante a fragmentação do Gondwana no Cretáceo Inferior. Apesar de sua ampla distribuição na Bacia de Campos, estudos de vulcanologia física e arquitetura de fácies vulcânicas nos basaltos Cabiúnas ainda são escassos. A área de estudo desta dissertação tem aproximadamente 12 km² e inclui a Formação Cabiúnas com espessura máxima perfurada de 650 metros. O objetivo principal da dissertação foi compreender e identificar sequências vulcano-sedimentares em detalhe na área de estudo selecionada na Bacia de Campos, e representar a sua distribuição em um modelo de arquitetura de fácies conceitual usando, para isso, conceitos da vulcanologia física. Os métodos de estudo incluíram procedimentos usualmente adotados em estudos petrológicos e de correlações estratigráficas, tais como descrição macroscópica de testemunhos, estudo petrográfico sob microscópio óptico de luz transmitida, análise litogeoquímica e correlação entre os poços utilizando perfis elétricos. Os testemunhos recuperados dos poços BD-02, BD-04 e BD-08, furados no campo de Badejo, foram o material estudado para reconstruir as geometrias 3D dos derrames vulcânicos na área. Dois fluxos Compostos-entrelaçados (Sequência 1 e Sequência 3) e um fluxo Tabular-clássico (Sequência 2) foram identificados a partir deste estudo. Morfologias ou associações de litofácies incluem lavas do tipo clássico, hummocky, tabular e rubbly pahoehoe. Foram reconhecidas litofácies coerentes, brechados e peperitos e intertrapas. Taxas de efusão, estimadas a partir da espessura dos lóbulos, indicaram que inflação por pulsos foi o processo predominante na Sequência 3. A duração mínima de colocação dos fluxos foi estimada em 3 meses e 7 meses para os poços BD-02 e BD-04, respectivamente. Estimativas de valores D para as lavas hummocky são maiores que para as lavas pahohoe clássicas, indicando porosidades e permeabilidades potencialmente boas para plays exploratórios. Os dados litogeoquímicos mostraram boa correlação na parte superior da Sequência 3, indicativo de emissão a partir do mesmo conduto. A Sequência 2, do tipo composto entrelaçado, pode ter alcançado até 89,5 m, sendo bem mais espessa que os 40 m estimados para as lavas tabulares clássicas na Sequência 3. O paleoambiente vulcânico era predominantemente subaéreo e úmido em todas as sequências. Os resultados do estudo destes três poços poderão servir à caracterização de reservatórios vulcânicos potenciais em outras partes da Bacia de Campos e em bacias sedimentares do SE do Brasil associadas à fragmentação do Gondwana.

Conforme impresso entregue à coordenação.

Seis seções de rochas magmáticas intercaladas com coquinas foram amostradas ao longo da
perfuração do poço X na Bacia de Santos. Amostras laterais destas seções magmáticas foram
estudadas por meio de uma metodologia dividida em três etapas principais: análise de perfil
composto, petrografia e litogeoquímica. As seções magmáticas foram interpretadas como uma
sucessão de derrames de basaltos alcalinos miaskíticos, o que implica em contemporaneidade
com as coquinas da megasequência pós-rifte da Bacia de Santos. A modelagem geoquímica
mostrou que os basaltos das diferentes seções não são cogenéticos por processos de
diferenciação, à exceção da seção basal, o que indica que os derrames foram extravasados a
partir de diferentes centros emissores. Modelos de fusão parcial em equilíbrio modal mostraram
que magmas parentais podem ser gerados a partir de diferentes quantidades de fusão parcial a
partir de uma mesma fonte fértil na zona de estabilidade da granada. No entanto, isto só seria
possível considerando-se os extremos do espectro de fusão parcial necessário à formação de
magmas basálticos alcalinos. Por isso, a derivação a partir de fontes distintas deve ser uma
possibilidade a ser considerada na petrogênese dos basaltos alcalinos estudados. Modelos de
mistura binária mostram que nem o manto litosférico subcontinental nem o manto empobrecido
contribuíram para a petrogênese desses basaltos alcalinos. Os dados litogeoquímicos indicam
um papel para a fusão da cauda da pluma de Tristão da Cunha. Em conjunto, a petrogênese dos
basaltos alcalinos permite elaborar um modelo geodinâmico para o magmatismo pós-rifte da
Bacia de Santos em que a cauda da pluma de Tristão da Cunha funde sob uma crosta continental
muito afinada. Esta crosta não consegue sustentar câmaras magmáticas de longo tempo de
residência, tornando improvável a assimilação crustal concomitante à cristalização fracionada
dos magmas parentais. Os modelos petrogenéticos e geodinâmico implicam numa Moho
elevada e posicionamento da Bacia de Santos sobre um manto anomalamente aquecido durante
o Aptiano. Os dados petrofísicos de perfis do poço foram avaliados qualitativamente com o
objetivo de associá-los às características petrográficas (composicionais, texturais e estruturais)
das rochas amostradas pelo poço. Diferentes valores de raios gama, resistividade, sônico,
porosidade de nêutrons e densidade aparente podem estar associadas principalmente às
variações estruturais, tais como brechação e tamanhos e quantidades (ou ausência) de
amígdalas.

O conhecimento acerca dos atributos físico-hídricos dos solos é importante para estudos voltados a compreensão do regime hídrico e monitoramento do fluxo de água, principalmente em bacias hidrográficas, onde o conteúdo de água armazenado e disponibilizado afeta tanto as funções ambientais dos solos, quanto a biodiversidade e a sustentabilidade desse recurso natural. No Brasil, os bancos de dados de solos possuem poucas informações coletadas acerca de parâmetros hídricos dos solos tais como a velocidade de infiltração básica (vib) e a condutividade hidráulica saturada (Ksat), devido à não realização sistemática de testes de infiltração ao se executar os levantamentos pedométricos e a dificuldade de mensuração de tais parâmetros nas camadas mais profundas da pedosfera. Neste contexto, torna-se passível a estimativa da vib e da Ksat associando-se as propriedades granulométricas e físico-químicas dos solos coletadas em campo por meio de algoritmos para pedologia quantitativa (do inglês, Algorithms for Quantitative Pedology - AQP) e implementação de funções de pedotransferência usando análise regressiva multivariada e algoritmos de machine learning baseados em árvores, capazes de modelá-los vertical (em perfil) e espacialmente sob a área de estudo. Ainda, como forma de ampliar as informações sobre a área estudada e garantir uma modelagem mais fidedigna e robusta, é desejável associar parâmetros mensuráveis em campo e laboratório com
demais informações relevantes que ajudem a análise de bacias hidrográficas compondo assim as variáveis de entrada nos modelos citados. Este estudo sugere a aplicação de variáveis oriundas de modelagem numérica do terreno, obtidas através de Modelo Digital de Elevação (MDE), e dados radiométricos, derivados aerogeofísica ambiental (aeromagnetometria e aerogamaespectrometria) e análise espectral sob índices relativos à vegetação, solo e água utilizando imagens do sensor Sentinel-2A (índices espectrais) por meio de Sensoriamento Remoto. Para a análise quantitativa dos dados e seleção de covariáveis dos modelos, foram abordados métodos estatístico-descritivo e multivariado, visando o entendimento interrelacional das variáveis preditoras e a redução de dimensionalidades e/ou multicolinearidade nas variáveis de entrada nos modelos. Pelos resultados obtidos, os modelos baseados em árvores (Random Forest – RF e Árvores de Regressão - AR) apresentaram melhor desempenho na modelagem dos atributos físico-hídricos frente ao modelo regressivo na estimativa das funções de pedotrasnferência. A abordagem multivariada usando os métodos de seleção e redução de dimensionalidade permitiram a escolha otimizada das variáveis de entrada na modelagem, eliminação de problemas de multicolinearidade dos dados e redução do conjunto de dados, obtendo diversificada resposta para as camadas de solos avaliadas. O estudo mostra o potencial de integração de dados topográficos, pedológicos e radiométricos e sua contribuição no mapeamento e modelagem digital de solos, visando a compreensão da variabilidade dos atributos físico-hídricos na bacia hidrográfica estudada.