Modelos de condutividade térmica em rochas silicáticas, com ênfase em rochas da província Borborema, NE do Brasil

• Autor(a) principal: França, Diego Tavares de
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20032
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA E GEODINÂMICA; Condutividade térmica; Modelos de rochas; Província Borborema

Para estimar-se a condutividade térmica de rochas são usados modelos baseados apenas no seu conteúdo mineral. Neste trabalho, avaliamos o desempenho dos modelos Krischer e Esdorn (KE), Hashin e Shtrikman (HS), Maxwell clássico (CM), Maxwell-Wiener (MW), e a média geométrica (GM) para reproduzir os valores de condutividade térmica medidos em amostras de rochas cristalinas. Foram utilizadas 1105 amostras de rochas ígneas e metamórficas coletadas em afloramentos da Província Borborema. Para estas amostras, foram medidas as condutividades térmicas e se dispunha dos dados das análises modal (porcentagem em volume de quartzo, k-feldspato, plagioclásio e soma de minerais máficos). As rochas foram divididas em três grupos: (a) rochas ígneas e ortoderivadas, (b) rochas metassedimentares e (c) todas as amostras. O grupo das rochas ígneas e orto-derivadas (939 amostras) cobre a maioria das litologias definida no diagrama de Streckeisen, com alta concentração no campo dos granitos, granodioritos e tonalitos. No grupo das rochas metassedimentares (166 amostras), foram amostradas as litologias representativas, usualmente com baixo a médio grau metamórfico. O problema de reproduzir os valores medidos de condutividade foi tratado como um problema inverso onde, além das medidas de condutividade, a fração em volume dos minerais constituintes é conhecida e a condutividade efetiva dos minerais constituintes e os parâmetros dos modelos são as incógnitas. O objetivo é identificar o modelo (e as suas estimativas de condutividade efetiva dos minerais e parâmetros) que melhor reproduz os valores de condutividade medida das rochas. O desempenho do modelo foi medido pela porcentagem do número de amostras que reproduziam os valores medidos com uma tolerância de 15%. Em geral, para todos os modelos o desempenho foi bastante inferior para as rochas sedimentares (com desempenho entre 34% e 65%) em comparação com as rochas ígneas e orto-derivadas (desempenho entre 51% e 70%). Para as rochas ígneas e orto-derivadas todos os modelos tiveram um desempenho similar (desempenho em torno de 70%) exceto para o modelo GM (desempenho entre 51% e 65%). Os modelos KE e HS (desempenho de 70%) apresentaram desempenho ligeiramente superior ao modelo CM e MW (67%). O conteúdo de quartzo é um fator dominante na explicação da condutividade das rochas ígneas e orto-derivadas; em particular, usando o modelo MW a iv UFRN/CCET– Dissertação de mestrado Resumo solução é na pratica uma media harmônica (associação em série) do conteúdo de quartzo e da matriz. Por outro lado, para as rochas metassedimentares, os desempenhos dos modelos foram diferentes com o modelo KE (65%) sendo bastante superior ao HS (53%), CM (entre 34% e 42%) e MW (40%) e GM (entre 35% e 42%). Os valores efetivos obtidos para os minerais constituintes apresentaram estabilidade para perturbações tanto nos valores das condutividades medidas como também com relação à perturbações no conteúdo de quartzo. O fato de as rochas sedimentares serem mais ricas em minerais planares explica parcialmente o baixo desempenho dos modelos para estas rochas. Neste caso há uma maior dificuldade em obter-se uma superfície polida para um bom acoplamento entre a amostra e o sensor para medida da condutividade, além da anisotropia térmica apresentada por esses minerais (biotita, por exemplo). Independente do tipo de rocha, tanto os valores muito alto e muito baixo de condutividade são dificilmente explicáveis levando-se em conta apenas o conteúdo mineral.