EM - Escola de Minas

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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.

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    Comparison of methods to assess the accuracy of the incorporation of censored chemical data in descriptive statistical analysis of contaminated groundwater.
    (2023) Santos, Vinicius Rodrigues dos; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Catapreta, Cícero Antônio Antunes
    Chemical analyses of groundwater often present data sets with censored values, i.e., below the detection limit (LOD). When the proportion of censored values is significant, descriptive (mean, median and standard deviation) or exploratory geochemical analysis may be impaired. Ignoring such data or replacing them with some predetermined value is not always the recommended alternative. Thus, the objective of this research is to investigate the applicability of four methods in estimating censored chemical data from an area with contaminated groundwater. Three statistical methods were used: parametric (Maximum Likelihood Estimation, MLE), non-parametric (Kaplan-Meier, KM) and robust (Order Regression Methods, ROS), in addition to the traditional method of direct replacement of censored data, using LOD/2. The MLE, assuming a Gaussian distribution of the data (MLE-no), yielded allowable substitution factors, close to 0.5, similarly to the traditional substitution method (LOD/2). Validation with complete datasets with the same estimation methods and con- sidering three artificial LOD attested to the good results of MLE-no and ROS with 25% and 50% of censored data, respec- tively, as well as LOD/2. The first two methods are preferable to LOD/2 as they are statistically based. It is recommended in future studies that such estimation methods be combined with other geostatistical treatments to improve the spatial analysis of hydrochemical datasets.
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    Utilização conjunta de dados de fraturas e lineamentos para indicação de fatores de zoneamento de aquíferos fraturados.
    (2021) Carvalho, Ana Maciel de; Fernandes, Amélia João; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Maurer, Victor Câmara; Vieira, Paula Melo de Abreu; Borges, Tiago
    O traçado de lineamentos tem sido utilizado para inferir trends estruturais, tratando-se de uma etapa preliminar nos estudos de aquíferos fraturados. Objetivando avaliar a utilização dessa ferramenta para zoneamento de aquíferos fraturados, adotou-se o seguinte método: análise de fraturas; elaboração de mapas de lineamentos em várias escalas; e elaboração de rosetas de lineamentos para unidades litológicas e geomorfológicas. Os resultados indicam que: o levantamento sistemático de fraturas é fundamental para confirmar a correlação entre trends de lineamentos e de fraturas; dados de fraturas devem ser coletados nos vários tipos litológicos de uma região, pois alguns grupos de fraturas podem ser exclusivos ou mais frequentes em determinadas unidades litológicas; os lineamentos devem ser interpretados em várias escalas, incluindo as de detalhe compatível com o objetivo do estudo; as rosetas de soma de comprimentos dos lineamentos são mais adequadas para identificar as intensidades dos vários trends; mapas litológicos e morfológicos (formas de relevo, ICR e padrões de drenagens) devem ser testados para delimitar domínios estruturais (zoneamento) em aquíferos fraturados. Concluiu-se que, com a identificação de trends de fraturas e de lineamentos, bem como de fatores que podem ajudar na delimitação de regiões com configurações distintas de fraturas, um passo importante foi dado para se chegar à delimitação de domínios estruturais em aquíferos fraturados. Essa delimitação é fundamental para elaboração de modelo hidrogeológicos e minimização de riscos em obras de engenharia.
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    Uso da fotogrametria digital terrestre na classificação de maciços rochosos fraturados.
    (2021) Sant’Anna, Saulo Nunes; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Bacellar, Luis de Almeida Prado
    O presente trabalho visa discutir o uso de métodos de aquisição de dados geotécnicos de maciços rochosos. A área de estudo é uma pedreira de brita desativada, localizada na cidade de Belo Horizonte (Minas Gerais, Brasil), onde afloram gnaisses migmatizados, com constante queda de blocos. Os métodos de aquisição empregados foram o tradicional mapeamento de talude e o levantamento remoto por fotogrametria digital terrestre. A classificação de maciços Slope Mass Rating (SMR) foi aplicada. Os resultados evidenciaram diferenças nos ranges de detecção de estruturas e a fotogrametria se mostrou mais completa, com mais dados de descontinuidades do que o mapeamento tradicional, com exceção das estruturas oblíquas ao talude. Esta deficiência se explica pelo fato do talude estudado ser subvertical, sem reentrâncias e saliências, que permitem muitas vezes a detecção dos traços de descontinuidades e não dos planos. Contudo, mesmo nestes casos, a fotogrametria mostrou-se importante, por permitir a caracterização de todo talude, impossível pelo método tradicional. A classificação SMR mostrou baixos valores, indicando instabilidade por rupturas planares e em cunha do maciço em alguns pontos, o que coincide com as frequentes quedas de blocos.
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    Assessment of geoelectrical configurations using reduced physical models for the structural mapping of rock mass and fractured aquifers.
    (2021) Cardoso, Luiz Henrique; Bacellar, Luis de Almeida Prado
    The identification of geological fractures is important for the solution of several geotechnical and hydrogeological problems. The electrical resistivity method has been used to identify fractures, and this research seeks the opti- mization of its application in characterizing rock mass and fractured aquifers. A reduced physical model consisting of marble plates buried in saturated sand was built inside an acrylic tank in order to simulate a frac- tured rock mass covered by saturated soil. The contacts between the plates represent two vertical fracture fam- ilies, named J1 and J2, which were respectively oriented in the NS and N60°E directions. In the comparison between the electrical arrays, the same parameters were considered, e.g. depth of investigation and number of survey lines, as well as internal and boundary conditions. The experiments were divided in stages E1 and E2. In stage E1, azimuthal surveys were carried out using Wenner, Equatorial Dipole-Dipole and Quadratic arrays. The Equatorial Dipole-Dipole array required the smallest area to relocate cables and electrodes and yielded the best results regarding the interpretation of apparent electrical resistivity ellipses and rock mass anisotropy. It was also accurate in the estimation of the fissural porosity. In stage E2, electrical profiling was carried out via the Dipole-Dipole and Gradient arrays. The latter yielded the best resolution regarding the electrical resistivity anomalies, which allowed the mapping of all fractures present in the surveyed area by means of 2D and 3D anal- yses. It is believed that these results be of relevance to the characterization of fractures in geotechnical studies and water exploration in fractured aquifers.
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    Evaluation of soil moisture by electrical resistivity in Oxisols of the central Brazilian savanna.
    (2021) Ferreira, Quênia de Cássia Goulart; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Viana, João Herbert Moreira
    The determination of the spatial distribution of soil moisture in the field is relevant for many purposes in agriculture and engineering, but it is still a challenge, since standard determination methods have limitations and problems of representativeness. Electrical resistivity may be used with this finality, but this method is still poorly studied for highly weathered tropical soils, which present structural and textural peculiarities. This work aims to present the calibration of the moisture/electrical resistivity relationships for a typical tropical soil, and to evaluate its robustness as a soil moisture prediction method. A highly weathered clay soil (Oxisol), representative of the Brazilian savanna (“Cerrado”), was sampled and the resistivity tests of the A, Bw and C horizons were conducted in a four-electrode cell array. The A and Bw horizons of clay Oxisols usually present resistivity values greater than temperate soils counterparts, which can be attributed to the lower content of highly active clays and higher macroporosity. The soil electrical resistivity/volumetric moisture relationship present a nonlinear and inverse trend and the generalized form of Archie’s law has the potential to be applied to determine the water content of these soils. The electrical resistivity/volumetric soil moisture semi-log plot showed a two-step pattern, with a remarkable change in the behavior around the moisture associated to the wilting point. The field vali- dation shows that the use of the electrical resistivity is possible for the measurement of soil moisture and for the subsurface mapping of its horizons.
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    A hydrogeological conceptual model for the groundwater dynamics in the ferricretes of Capão Xavier, Iron Quadrangle, Southeastern Brazil.
    (2021) Dias, Jordania Cristina dos Santos; Bacellar, Luis de Almeida Prado
    In the Iron Quadrangle (IQ), southeastern Brazil, ferricretes usually overlie the banded iron formations (BIFs) of the Cauˆe Formation, rocks that not only host the most important iron ore deposits of this region but are also its major groundwater source. Little is known about the water dynamics in ferricretes and therefore how they in- fluence the recharge of the subjacent aquifer (Cauˆe aquifer). The objective of this research was to identify fer- ricrete typologies and investigate their water dynamics in the Cap ̃ao Xavier region, northwest of IQ. Field work consisted of macroscopic description of ferricretes, infiltration tests and multitemporal electrical resistivity surveys. Two ferricrete typologies were distinguished: structured ferricretes, which are older and occur on top of plateaus, and detrital ferricretes of colluvial-alluvial origin, which were deposited downslope and in topographic lows. The structured ferricretes preserve the medium- to high-angle foliation inherited from the underlying BIFs, whereas the detrital ferricretes constitute thick packs subparallel to the topographic surface and are intercalated with argillaceous layers in areas of karstic depressions. The structured ferricretes are more porous (20.8% to 24.4%) than the detrital ferricretes (14.4% to 17.6%), hence they have higher mean basic infiltration rates (8.3x10-6 m/s) than detrital ferricretes (2.8x10-6 m/s). Despite these low mean basic infiltration rates, infiltration advances thanks to the karstic-fissural porosity (fractures and joints widened by karstification), and superficial cavities that are connected to caves in the interface between the ferricrete and the subjacent, less resistant, transition horizon. Karstification is controlled by the subvertical foliation in the structured ferricretes and sub- parallel layering in the detrital ferricretes. Some factors that favor infiltration and deep percolation of water are superficial rugosity in structured ferricretes, and karstic depressions in both typologies. The recharge of the Cauˆe aquifer is diachronic, firstly taking place via the karstic-fissural system and later via the ferricrete matrix.
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    Análise geofísica regional do controle litoestrutural em voçorocas da porção centro-sul do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil.
    (2022) Cardoso, Luiz Henrique; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Martins, Ana Luísa Santos; Bragioni, Débora de Oliveira
    No Complexo Bação, unidade do embasamento cristalino do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, há inúmeras ocorrências de voçorocas e o entendimento de seus mecanismos evolutivos é necessário, principalmente, para discutir medidas de controle, em prol da segurança de zonas urbanizadas ao entorno. O objetivo desta pesquisa foi preencher as lacunas no conhecimento sobre a influência de estruturas planares nas voçorocas do Complexo e, principalmente, no entorno a sul (unidade supracrustal – Formação Cercadinho). Para isso, integrou-se o processamento de dados de Gravimetria, Magnetometria e Radiometria, a outros dados remotos e de campo. Os resultados mostram estruturas planares remanescentes das rochas exercendo forte controle. O eixo maior das voçorocas associadas a gnaisses e granitoides, desenvolve-se, preferencialmente, na direção 50° a 70°NW e, subordinadamente, 40° a 50°NE e E-W, pelo condicionamento combinado da foliação e fraturas. As associadas a filitos são controladas por dobramentos, pela foliação, por falhas e fraturas (principalmente, N50°W / 70°NE e N45°E / 75°NW), por onde se desenvolvem sulcos de erosão, obliquamente e ao longo do eixo maior, e movimentos de massa, como rupturas em cunha. Acredita-se que esta pesquisa possa subsidiar campanhas de intervenções geotécnicas para o controle de voçorocas.
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    Multi-criteria analysis for mapping susceptibility to iron formation caves development in the Gandarela mountain range (MG), southeast Brazil.
    (2021) Nola, Iraydes Tálita de Sena; Bacellar, Luis de Almeida Prado
    In tropical regions, abundant in iron-rich geological materials, caves that are genetically and geographically associated with exploitable mineral deposits may develop. These caves have speleological relevance and are environmentally and legally protected in Brazil. Thus, for better planning of exploitation and environmental licensing, it is necessary to study the genesis and development of the iron formation caves seeking to preserve them without impeding the advancement of mining. This subject is complex, rarely studied, and few are the knowledges on alternatives to predict the occurrence of these caves. This gap justifies the development of research and products capable of assisting decision-makers, planners, and competent authorities in supporting the definition of target sites for speleological prospecting in the field. In this study, the prediction of the factors involved in the development of iron formation caves was evaluated producing a map of susceptibility in a GIS environment using fuzzy logic and an analytical hierarchic process (AHP). Therefore, the variables: iron oxide ratio, slope gradient, normalised difference vegetation index (NDVI), plan curvature, profile curvature, lineament intensity, and height above the nearest drainage (HAND) were selected. These variables were obtained by processing of geospatial data from a region of the Gandarela Range (Minas Gerais, Brazil). The fuzzy logic and AHP techniques were applied, and for the validation of the results, a previously surveyed cave inventory was used. The results showed satisfactory performance of the map produced in predicting areas favourable to the occurrence of iron formation caves, presenting an area under the receiver operating characteristic (ROC) curve of approximately 0.85, which indicates a high prediction rate and validates the proposed method. Such results demonstrate that this susceptibility map was reliable and that the set of criteria and weights used were suitable for mapping areas favorable for speleological prospecting.
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    Utilização conjunta de dados de fraturas e lineamentos para indicação de fatores de zoneamento de aquíferos fraturados.
    (2021) Carvalho, Ana Maciel de; Fernandes, Amélia João; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Maurer, Victor Câmara; Melo, Paula Ribeiro de; Borges, Tiago
    O traçado de lineamentos tem sido utilizado para inferir trends estruturais, tratando-se de uma etapa preliminar nos estudos de aquíferos fraturados. Objetivando avaliar a utilização dessa ferramenta para zoneamento de aquíferos fraturados, adotou-se o seguinte método: análise de fraturas; elaboração de mapas de lineamentos em várias esca- las; e elaboração de rosetas de lineamentos para unidades litológicas e geomorfológicas. Os resultados indicam que: o levantamento sistemático de fraturas é fundamental para confirmar a correlação entre trends de lineamentos e de fraturas; dados de fraturas devem ser coletados nos vários tipos litológicos de uma região, pois alguns grupos de fraturas podem ser exclusivos ou mais frequentes em determinadas unidades litológicas; os lineamentos devem ser interpretados em várias escalas, incluindo as de detalhe compatível com o objetivo do estudo; as rosetas de soma de comprimentos dos lineamentos são mais adequadas para identificar as intensidades dos vários trends; mapas litológicos e morfológicos (formas de relevo, ICR e padrões de drenagens) devem ser testados para delimitar domí- nios estruturais (zoneamento) em aquíferos fraturados. Concluiu-se que, com a identificação de trends de fraturas e de lineamentos, bem como de fatores que podem ajudar na delimitação de regiões com configurações distintas de fraturas, um passo importante foi dado para se chegar à delimitação de domínios estruturais em aquíferos fratura- dos. Essa delimitação é fundamental para elaboração de modelo hidrogeológicos e minimização de riscos em obras de engenharia.
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    Comparação entre traçadores químicos fluorescentes e seus respectivos resultados obtidos através da metodologia de injeção de traçadores no entorno de cavidades para detecção de influência hídrica. Estudo de caso em Serra Norte, Carajás / PA.
    (2021) Ferreira, Bruna dos Santos Cezar; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Lima, Hernani Mota de
    No Brasil, a expansão das minas de minério de ferro e a riqueza espeleológica em rochas ferruginosas chamou a atenção de pesquisadores e agências ambientais que passaram a cobrar das mineradoras investimentos em estudos para preservação e mitigação dos impactos das atividades nos ambientes cavernícolas. A Resolução CONAMA nº 347 de 2004 estabelece a área de influência mínima sobre o patrimônio espeleológico identificado. Neste contexto, o estudo de conexões hídricas no entorno das cavidades faz parte de um projeto cujo objetivo principal é o entendimento da dinâmica hídrica no entorno de 34 cavidades naturais subterrâneas em formações ferríferas bandadas e cangas lateríticas localizadas nas minas da Serra Norte, Carajás/PA. Neste projeto foram realizados procedimentos experimentais ao longo de 5 anos com aplicação de traçadores químicos fluorescentes, com diferentes espaçamentos, em regiões de operações de mina, para análise da presença dos traçadores no interior de cavidades. Os resultados apontam que cavidades menores e mais rasas tem influência hídrica local e que a presença de solo e vegetação tendem a reduzir a conexão hídrica. A velocidade de fluxo pela canga é muito influenciada pelo volume de canga ensaiada em decorrência das descontinuidades cársticas e fissurais deste meio. Em adição, o cuidado durante a coleta das amostras por parte dos colaboradores de campo e a presença antrópica e de animais no interior e no entorno das cavidades são de considerável relevância.