B. Geoci. Petrobras, Rio de Janeiro, v. 14, n. 1, p. 193-198, nov. 2005/maio 2006 193

Palavras - chave: l i togeoquímica | programa de computaçãoChemRock | rochas vu l cân i cas | contex to tec tôn i co | modelagem geod inâmica

Keywords : l i t hogeochemis t r y | ChemRock so f tware | vo l can i c rocks | te c ton i c se t t i ng | geodynamic mode l ing

resumoA petrologia de rochas ígneas é fortemente emba-

sada em cálculos de dados litogeoquímicos que, quan-do realizados para um grande número de amostras,podem tornar a interpretação petrogenética uma ta-refa complexa. Apresenta-se, aqui, o sistema compu-tacional ChemRock, destinado à análise, interpreta-ção e visualização de dados litogeoquímicos den-tro de um contexto petrológico e geodinâmico.

ChemRock: um sistema de análise e interpretação de dados litogeoquímicos como ferramenta para o estudo petrológico de rochas ígneas e seu contexto tectônico

ChemRock: a lithogeochemical data analysis and interpretation system as a tool to the petrological study

of igneous rocks and their tectonic setting

Daisy Barbosa Alves | Mauro Biondi | Fabiana Rodrigues Leta | Leonardo Pereira de Lima |Sérgio de Castro Valente | Arthur Corval

O sistema funciona em ambiente Windows e possuiuma interface simples e de fácil interação com o usuá-rio. Reúne, em um mesmo ambiente, gráficos de clas-sificação de rochas, de discriminação de séries e depaleoambientes tectônicos e módulos de interpreta-ção de dados isotópicos e normativos (CIPW e meso-norma). Além disso, disponibiliza tabelas de coeficien-tes de partição e normalização propostos por diferen-tes autores, módulos de quantificação de processosde fusão parcial, cristalização fracionada e mistura bi-nária. O sistema é capaz de gerar centenas de gráfi-cos e tabelas pré-formatados que podem ser inseri-dos em relatórios digitais alóctones, além de possuir,também, um módulo de geração de relatórios. Dispo-nibilizando métodos e facilidades em uso na literatu-ra corrente, o ChemRock é uma ferramenta que agi-liza a análise petrogenética.

ChemRock: um sistema de análise e interpretação de dados litogeoquímicos - Alves et al.194

necessário à análise e ao atendimento dasincompatibilidades entre os diversos programascomputacionais utilizados. Neste contexto, soli-citou-se ao Laboratório de Metrologia Dimensio-nal e Computacional da Universidade FederalFluminense o desenvolvimento do sistemaChemRock, destinado a se tornar uma ferramen-ta alternativa capaz de reduzir estes obstáculos ede gerar modelos petrogenéticos refinados,potencialmente capazes de utilização em abor-dagens geodinâmicas.

o ChemRockO ChemRock é uma ferramenta desenvolvida

em linguagem C++ para funcionar em ambienteWindows e utilizando o MS-Access como ferra-menta de banco de dados. É um sistema mono-usuário que apresenta uma interface cooperativabem estruturada, a qual propicia uma fácil intera-ção homem-máquina e a elaboração de análisesvisualizando concomitantemente gráficos, tabelasde normalização e coeficientes de partição (fig. 1).Estas informações são recuperadas simultanea-mente do banco de dados e de quaisquer outrositens disponíveis no sistema, auxiliando a com-paração visual entre os mesmos.

O administrador do sistema ChemRock forne-ce um login e uma senha a cada usuário. Com oacesso autorizado, o usuário pode criar ou abriruma avaliação que poderá conter mais de uma al-ternativa de análise e interpretação. O programatrabalha com dados analíticos relativos tanto aamostras de poços de perfuração quanto àquelascoletadas em afloramentos. Os dados litogeoquí-micos podem ser cadastrados diretamente noChemRock ou então importados de arquivos dotipo *.roc (Newpet), *.wk1 (Lotus) ou *.xls (Excel).

O conceito de alternativa consiste em permitirque o usuário crie análises diferentes dentro deuma mesma avaliação, seja utilizando gráficos ecálculos diferenciados ou utilizando conjuntos deamostras distintos (fig. 2). Uma alternativa podeser composta por gráficos, módulos de misturabinária, cristalização fracionada, fusão parciale/ou relatórios. Depois de comparar e avaliar to-das as alternativas de análise, o usuário escolhe

in t roduçãoOs estudos petrogenéticos de rochas ígneas

dependem fortemente de dados geoquímicos e,para isto, fazem uso de cálculos de complexida-de variada. Empregando um grande número deamostras, o uso de programas computacionaisauxiliares é imprescindível para originar uma ava-liação petrológica ágil e coerente.

Tradicionalmente, vários programas computa-cionais têm sido aplicados à interpretação petro-lógica. Alguns destes programas não foram ela-borados para serem utilizados exclusivamentecom este objetivo. É o caso de planilhas de cál-culo, por exemplo, que servem a diversas finali-dades, dentre as quais à análise semiquantitativaou quantitativa de processos petrogenéticos.Outros programas, no entanto, têm sido elabo-rados para usos exclusivamente petrológicos.Um caso típico é o programa Newpet (Clarke,1991), um freeware de uso amplo pela comu-nidade geocientífica e que reuniu uma série demódulos aplicados à petrologia ígnea, tais comoo Igpet, o GPP, o Newmix, o Newmelt, o New-CIPW e a MSONRM. O Newpet permite ao usuá-rio classificar rochas, discriminar séries e ambien-tes tectônicos, obter resultados normativos e me-sonormativos, dentre outros. Além disso, incluimódulos de análise quantitativa para processosde fusão parcial e mistura binária.

Muito embora programas como o Newpettenham representado um avanço na análise pe-trogenética, de um modo geral o petrólogoatual não consegue conduzir seu trabalho sem oauxílio de programas analíticos complementares,tais como planilhas de cálculos, bancos de da-dos, programas gráficos e editores de texto.Além disso, o Newpet foi desenvolvido para pla-taforma DOS, não estando habilitado a usar osrecursos computacionais que vêm sendo paulati-namente disponibilizados na comunidade cientí-fica atual, como o uso de mouse e de impresso-ras em rede, e o controle dinâmico dos gráficose dos diagramas gerados.

Em suma, a metodologia aplicada classica-mente no estudo petrológico de rochas ígneasdefronta-se atualmente com vários obstáculos,dentre os mais relevantes, talvez, o longo tempo

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aquela que considere mais aplicável à sua avaliação(Alternativa Oficial).

O usuário do ChemRock pode utilizar módu-los para recálculos de ferro (Fe2O3, FeO, Fe2O3t eFeOt) e para base anídrica, iniciar cálculos nor-mativos (CIPW), mesonormativos, de razões ini-ciais e fatores ε de isótopos de Sr e Nd, bemcomo de idades modelo de Nd (para CHUR oumanto empobrecido; Faure, 1986), efetuar con-versões de óxidos para elementos (e vice-versa),calcular o número de magnésio, índice de solidi-ficação, densidade e índice agpaítico.

No estudo de rochas ígneas, o ChemRockdisponibiliza diversos diagramas e/ou gráficosutilizados classicamente na discriminação deséries magmáticas (p.ex.: Irvine e Baragar, 1971;Miyashiro, 1974) e classificação química derochas ígneas (p.ex.: Cox et al. 1979; LeMaitre,1989). Do mesmo modo, diagramas de discrimi-nação de ambientes tectônicos de rochas ígneasgraníticas (p.ex.: Maniar e Piccoli, 1989) e rochasígneas basálticas e andesíticas (p.ex.: Pearce eCann, 1973), além de gráficos normativos (p.ex.:Grove et al. 1982) e gráficos isotópicos (p.ex.:Zindler e Hart, 1986; James, 1981) também po-dem ser utilizados pelo usuário do ChemRock.No momento, o sistema disponibiliza um totalde 103 gráficos, contendo seus respectivos da-dos bibliográficos (autor, ano, descrição sumáriae observações).

O ChemRock também permite que o usuáriocrie novos gráficos, oferece várias formas de formatação e configuração dos mesmos, além depossibilitar o destaque de um grupo de amostras,registrar análises dos gráficos ou escrever umadeterminada observação (nota) sobre uma regiãoespecífica do gráfico. O usuário pode aindaconsultar a lista de amostras plotadas e não plo-tadas nos gráficos. Todos os gráficos podem sersalvos em formatos *.jpg, *.bmp ou inseridos di-retamente no relatório da alternativa de análise.

O sistema ChemRock apresenta um total de 59tabelas de fatores de normalização divididas entreelementos do grupo da platina, metais de tran-sição, multi-elementares e elementos terras raras(p.ex.: Sun, 1982; McDonough et al. 1992). Casoseja necessário, o usuário pode ainda cadastrarnovas tabelas de fatores de normalização.

Figura 1 – Interface do sistema

ChemRock mostrando o seu layout

básico e uma série de gráficos tradi-

cionalmente empregados na classifi-

cação de rochas ígneas e discriminação

de ambientes geotectônicos.

Figure 1 – ChemRock system interface

showing its basic layout and a set of dia-

grams traditionally used to classify

igneous rocks and to discriminate their

tectonic settings.

Figura 2 – Interface do sistema

ChemRock mostrando o módulo de

cálculo da norma CIPW e dois gráficos

normativos.

Figure 2 – ChemRock system interface

showing the module used to calculate

CIPW norm and two normative

diagrams.

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No ChemRock, o usuário tem a flexibilidadede utilizar um fator de normalização próprio oupadronizado, sobre uma ou várias amostras ousobre outros fatores de normalização, e os gráfi-cos assim gerados podem ser exibidos em barraou em linha. Para cada gráfico de normalizaçãoque possuir os elementos Ce e Eu, há a opção devisualizar os cálculos das respectivas anomalias.

Na construção de modelos petrogenéticos, oChemRock inclui os seguintes módulos de análi-se quantitativa de dados geoquímicos: misturabinária (Faure, 1986), cristalização fracionada efusão parcial (Wood e Fraser, 1976). Para cadaum desses módulos, o sistema oferece recursosgráficos e técnicas de interface que agilizam aconstrução e definição do modelo mais adequa-do a um conjunto de amostras. O sistema permi-te que sejam criados diversos modelos simulta-neamente, e para cada modelo os dados são vi-sualizados em forma de tabelas ou, ainda, emgráficos que facilitam o entendimento dos pro-cessos de fusão, cristalização e mistura binária.

Os módulos de fusão parcial e cristalização fra-cionada são suportados por 140 tabelas de coe-ficientes de partição.

Finalmente, o sistema permite que todos osresultados gerados pela avaliação, incluindo ta-belas e gráficos, sejam incorporados a um editorde textos, compondo um relatório que pode serpré-configurado.

comentár ios f ina i sTestes de validação do sistema, efetuados

com especialistas e usuários típicos, demons-traram que a utilização do ChemRock otimizaem muito os estudos de avaliação petrogenéticade rochas ígneas. O sistema oferece um ambien-te integrado de trabalho que reúne tabelas, grá-ficos e métodos de cálculos. Deste modo, ele re-duz problemas de compatibilidade com progra-mas da plataforma Windows, especialmenteaqueles inerentes à importação de arquivos ge-rados em sistema DOS. Além disso, o ChemRockintegra, num mesmo sistema, ferramentas deanálise qualitativa (diagramas discriminantes ede classificação diversos) e quantitativa (modelosde fusão parcial, cristalização fracionada e mis-tura binária). Na tabela 1 são sintetizadas as me-lhorias implementadas, o que possibilita umacomparação expedita dos seus recursos em re-lação às ferramentas utilizadas anteriormente.Uma estimativa conservadora de redução dotempo de análise, de modo geral, é de 60% a70% para especialistas e de 40% a 50% parausuários leigos.

O sistema ChemRock representa, portanto,um avanço considerável no tocante às ferra-mentas computacionais atualmente disponíveispara a análise, interpretação e apresentação dedados petrológicos de rochas ígneas. A incor-poração de modelos petrogenéticos que po-dem ser facilmente inseridos em modelos geo-dinâmicos de caráter preditivo, por outro lado,lhe traz uma vantagem adicional, pois oChemRock se torna potencialmente capaz dereduzir custos em atividades exploratórias debens geológicos.

Tabela 1

Comparação da perfor-

mance entre os sistemas

tradicionalmente utiliza-

dos na análise petro-

genética e o ChemRock.

Table 1

Performance comparison

of traditional systems

employed in petrogenetic

analyses and ChemRock.

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agradec imentosÀ Petrobras por direcionar recursos para o de-

senvolvimento do programa ChemRock e pelaliberação deste trabalho para divulgação externa.

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abs t rac tPetrology of igneous rocks is strongly based on calculations of

whole-rock geochemical data, which applied to a large number ofsamples can be very time-consuming. This paper presents ChemRock,a computer-based system used to analyze, interpret and visualize lith-ogeochemical data in a petrologic and geodynamic approach. It oper-ates in a Windows platform and offers a simple and user-friendly inter-face. Within the same environment it is able to gather rock classifica-tion graphs used to discriminate series of tectonic paleoenvironments,and modules used to interpret normative (CIPW and mesonorm) andisotopic data. Besides, normalization and partition coefficients tablesproposed by different authors, quantification modules of partial melt-ing processes, crystal fractionation and binary mixture have been pro-vided. It is capable of generating hundreds of graphs and pre-format-ted tables that can be inserted in digital reports, and it is also provid-ed with a module to generate its own reports. ChemRock is a tool tospeed up petrogenetic analysis by offering methods and functionali-ties used in current literature.

auto r p r inc ipa l

Daisy Barbosa Alves - ver p.154