20
Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho Anexo 2 Métodos Aerogeofísicos - Gamaespectrometria Ora, a fé é a certeza de coisas que se esperam, a convicção de fatos que não se vêem.(Hb 12:1). A.2 FUNDAMENTOS DO MÉTODO GAMAESPECTROMÉTRICO No Brasil, medidas gamaespectrométricas são utilizadas desde a década de 50, como instrumento de prospecção mineral. A partir da década de 70 passou a ser utilizado para mapeamento geológico. Isso foi possível devido aos níveis radioativos das rochas, principalmente as ígneas, que são correlacionadas com o conteúdo de SiO 2 , com a idade relativa e a forma de ocorrência (Vasconcellos et al. 1994). A gamaespectrometria aérea é utilizada para mapeamento geoquímico dos elementos radioativos potássio, urânio e tório porque refletem variações nos teores desses elementos nos primeiros 30-35 cm da superfície da Terra (Dickson & Scott 1997). Porém, a porção superficial da crosta terrestre está sujeita a alteração com diversos processos geológicos, entre esses o hidrotermalismo, que muda a distribuição original dos elementos radioativos de interesse. Os efeitos de processos hidrotermais químicos dependem das características das águas terrestres como acidez e salinidade que controla quem é removido ou reprecipitado (Gunn et al. 1997). Nas assinaturas radiométricas terrestres hidrotermalizadas há uma combinação das respostas devido aos acamamentos frescos, rochas hidrotermais e material transportado. O reconhecimento de áreas resultantes ou sob influência de processos hidrotermais é de grande importância para a prospecção mineral porque um grande número de depósitos mineral está associado a processos hidrotermais. Esses jazimentos de origem hidrotermal abrangem desde aqueles vulcanogênicos próximos e distantes até os depósitos filoneanos, incluindo os apicais disseminados, os escarníticos e os pegmatíticos (Biondi 1986; In: Pires 1995). A.2.1 RADIAÇÃO GAMA Raios gama é uma forma de radiação eletromagnética com comprimento de onda entre 10 -14 e 10 -8 m. A radiação gama (γ) detectada próxima à superfície terrestre resulta Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.1

Métodos Geofísicos.pdf

  • Upload
    citon

  • View
    213

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Anexo 2

Métodos Aerogeofísicos - Gamaespectrometria

Ora, a fé é a certeza de coisas que se esperam, a convicção de fatos que não se vêem.(Hb 12:1).

A.2 FUNDAMENTOS DO MÉTODO GAMAESPECTROMÉTRICO

No Brasil, medidas gamaespectrométricas são utilizadas desde a década de 50,

como instrumento de prospecção mineral. A partir da década de 70 passou a ser

utilizado para mapeamento geológico. Isso foi possível devido aos níveis radioativos das

rochas, principalmente as ígneas, que são correlacionadas com o conteúdo de SiO2, com

a idade relativa e a forma de ocorrência (Vasconcellos et al. 1994).

A gamaespectrometria aérea é utilizada para mapeamento geoquímico dos

elementos radioativos potássio, urânio e tório porque refletem variações nos teores

desses elementos nos primeiros 30-35 cm da superfície da Terra (Dickson & Scott 1997).

Porém, a porção superficial da crosta terrestre está sujeita a alteração com diversos

processos geológicos, entre esses o hidrotermalismo, que muda a distribuição original

dos elementos radioativos de interesse. Os efeitos de processos hidrotermais químicos

dependem das características das águas terrestres como acidez e salinidade que controla

quem é removido ou reprecipitado (Gunn et al. 1997). Nas assinaturas radiométricas

terrestres hidrotermalizadas há uma combinação das respostas devido aos acamamentos

frescos, rochas hidrotermais e material transportado.

O reconhecimento de áreas resultantes ou sob influência de processos

hidrotermais é de grande importância para a prospecção mineral porque um grande

número de depósitos mineral está associado a processos hidrotermais. Esses jazimentos

de origem hidrotermal abrangem desde aqueles vulcanogênicos próximos e distantes até

os depósitos filoneanos, incluindo os apicais disseminados, os escarníticos e os

pegmatíticos (Biondi 1986; In: Pires 1995).

A.2.1 RADIAÇÃO GAMA

Raios gama é uma forma de radiação eletromagnética com comprimento de onda

entre 10-14 e 10-8m. A radiação gama (γ) detectada próxima à superfície terrestre resulta

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.1

Page 2: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

da desintegração de elementos radioativos. Essa desintegração é decorrente da

instabilidade do núcleo do átomo radioativo que libera energia pela emissão de

partículas alfa (α), beta (β) e radiação gama (γ).

As principais fontes de radiação gama são: Potássio40, série de decaimento do

Urânio238 e seus produtos filhos e a série do Tório232 e seus produtos filhos. Como o 40K

ocorre como uma porção fixa do K no ambiente natural, o fluxo de raios gama a partir

do 40K pode ser usado para estimar a quantidade total de K presente. O U ocorre

naturalmente como os isótopos 238U e 235U, que dão origem a séries de decaimento

radioativo. Nem o urânio nem o tório emitem raios gama e as emissões de seus isótopos

radioativos filhos podem ser usadas para estimar suas concentrações. O Th raramente

ocorre fora do equilíbrio na natureza, já o desequilíbrio na série do U é comum (Minty

1997).

A energia é dada usualmente em eletrovolts (eV). Os raios gama exibem

freqüências de 1019 a 1025 s-1, com comprimentos de onda de 10-11m a 10-13m e energia de

40KeV a 4MeV. Ao emitir partículas α e β, o núcleo pode permanecer ainda num estado

excitado, com a energia restante sendo liberada sob a forma de raios gama. A

radioatividade total é obtida através da medida de todos os raios gama que entram no

gamaespectrômetro dentro da janela energética estabelecida para a contagem total

(Grasty et al. 1985).

As medidas aéreas nesse método são tomadas numa distância média, onde o emissor

radioativo e o detetor estão separados por uma camada de ar absorvente. A altura

máxima de vôo é limitada pela absorção da radiação gama (γ) no ar, e geralmente não

excede os 150 metros (Balley 1986).

Os raios gama interagem com a matéria de diferentes maneiras. Uma delas é o

efeito Compton, onde um fóton de raios gama com alta energia produz outros fótons

com menor energia durante sua interação com a terra, ar ou com o detetor. Um fóton

original do 208TI (2,62MeV) pode originar fótons com energia semelhante à do 214Bi

(1,76MeV), ou à do 40K (1,46MeV). Portanto, para determinar a abundância de 238U ou

de 40K deve ser feita uma correção relativa à abundância de 232Th. De forma similar, o 40K pode estar recebendo contribuição do 214Bi, de modo que a abundância de 40K deve

ser corrigida também em função do 238U. Uma das conseqüências do efeito Compton é o

fato de que a radiação gama de baixa energia é mais freqüente que aquela de alta

energia (Hansen 1975).

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.2

Page 3: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

A.2.2 GEOQUÍMICA DOS RADIOELEMENTOS

A.2.2.1 Potássio (K)

O Potássio é um elemento litófilo volátil e monovalente sob condições naturais. A

abundância do K na crosta superior é de 2.35% em peso. O Potássio 40, constituinte das

soluções hidrotermais, é o principal contribuinte e responsável por 98% da emissão de

radiação gama dos radio-isótopos primários presentes na crosta terrestre e emite raios

gama de 1,46 MeV através da captura de um elétron e representa 0,0117% do potássio

total (os outros isótopos 39K e 41K, não são radioativos e representam, respectivamente,

93,1251% e 6,77302% do potássio total).

O potássio é relativamente alto em rochas félsicas (granitos, etc) e ausente em

rochas máficas (Fertl 1983) e os maiores hospedeiros do potássio em rochas são os

feldspatos potássicos (principalmente o ortoclásio e a microclina com aproximadamente

13% de K) e as micas (biotita e muscovita com 8% de K). O comportamento do

hidrotermalismo presente em minerais contendo K determina os conteúdos dos

radioelementos de rochas e solos alterados e durante o hidrotermalismo, os hospedeiros

do potássio são destruídos na ordem biotita→feldspato potássico→muscovita (Dickson

& Scott 1997).

A.2.2.2 Urânio (U)

O Urânio é um metal reativo com uma abundância média de aproximadamente 3

ppm na crosta. O Urânio aparece no estado de valência U4+ nas rochas ígneas, com

propriedades cristaloquímicas parecidas com o Th4+ e os elementos de terras raras leves

(LREE), o que explica a geoquímica coerente de U, Th e LREE em rochas ígneas. Essa

coerência é perdida em condições hidrotermais e supergênicas, onde o urânio é parcial

ou totalmente oxidado para U6+, que forma complexos solúveis com os anions CO3(2-),

SO4(2-) e PO(3-) (Adams & Gasparini 1970).

O urânio (238U) decai ao Chumbo (206Pb) através de 17 produtos filhos. Para a

série de decaimento do urânio são necessários acima de 1.5 Ma e nesse tempo a série

entra em equilíbrio radioativo. O urânio em si não emite raios gama durante seu

decaimento e dentro da série de decaimento do Urânio (238U), o Bismuto (214Bi) e o

chumbo (214Pb) são os que aportam maior quantidade de energia raios gama. Assim,

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.3

Page 4: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

longos períodos são necessários para esses raios gama acuradamente indicarem o

conteúdo de urânio no terreno (Dickson & Scott 1997).

O urânio está presente em rochas como minerais silicatos e óxidos, tais como

monazita, xenotima e zircão, como elementos traços em outros minerais formadores de

rochas ou ao longo de bordas de grãos. Em quantidades maiores somente o zircão e a

xenotima são estáveis durante o hidrotermalismo e quando sofrem alterações eles são

retidos em óxidos de ferro autigênico e argilos-minerais ou reprecipitados sobre

condições redutoras, formando depósitos de urânio em circunstâncias favoráveis

(Dickson & Scott 1997).

A.2.2.3 Tório (Th)

O tório é um elemento actinídeo com estado de valência Th4+ e sua solubilidade é

geralmente baixa exceto em soluções ácidas (Langmuir & Herman 1980). A abundância

do Th na crosta da Terra é baixa, tipicamente na proporção de ppb a ppm com uma

média de aproximadamente 12 ppm (Dickson & Scott 1997).

O tório é o elemento pai de uma série de decaimento da qual os raios gama mais

energéticos (2.62 MeV) são emitidos pelo isótopo filho TI208. Em geral, são necessários 60

anos para estabelecer um equilíbrio radioativo na série do Th, e a atividade raios gama

é, assim, uma boa medida de concentração de Th (Dickson & Scott 1997).

O Th é um constituinte dos minerais acessórios zircão, monazita, alanita e

xenotima, apatita e esfeno. Os teores de tório são usados como controle litológico para

definir valores ideais de urânio e potássio para cada amostra, em que os efeitos

litológicos e ambientais que influenciam a concentração aparente de tório também

afetam o urânio e potássio de modo previsível (Saunders et al. 1993). Isso se deve ao fato

do tório ter menor mobilidade geoquímica (Adams & Gasparini 1970).

A.2.2.4 Canal de Contagem Total

A imagem do canal de contagem total representa uma medida da radioatividade

total do espectro raios-gama, que engloba os canais de K, U e Th. Devido a maior

concentração do radioisótopo potássio nas rochas, esse elemento possui um peso maior

na janela de contagem total (Dickson & Scott 1997). De acordo com Vasconcelos et al.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.4

Page 5: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

(1994), a imagem de contagem total por apresentar maior valor da intensidade

radioativa e é utilizado na separação das unidades gamaespectrométricas.

A.2.2.5 Imagens Ternárias (RGB E CMY)

O uso de composições ternárias é utilizado para a produção de imagens que

condensam as informações contidas em três canais diferentes, fazendo com que a

interpretação dos dados gamaespectrométricos se tornem mais fácil, já que as imagens

ternárias são capazes de mostrar variações sutis, que em geral, são imperceptíveis por

meio da apreciação em separado das imagens de cada canal (Miligan & Gunn 1997).

A diferença entre os dois tipos de composição advém da forma de como são

somadas as contribuições de cada canal de cor. Nas composições RGB, os valores

relativos às cores primárias, vermelho, verde e azul, são somados de tal modo que cores

mais saturadas (mais esbranquiçadas) da imagem ternária refletem intensidades mais

altas, enquanto que porções menos saturadas (mais escuras) representam intensidades

baixas nos três canais. Para a composição CMY, os valores relativos às cores primárias

ciano, magenta e amarelo, são subtraídos de modo que as áreas mais saturadas

destacam áreas de baixa expressividade gamaespectrométricas em todos os canais (cores

mais saturadas), enquanto que áreas com menor saturação marcam porções mais

expressivas na radiação gama para os três canais (Carvalho 1999).

A.2.2.6 Razões Th/K, U/K e U/Th

Os mapas de razões entre elementos têm sido utilizados para destacar, melhorar

ou diagnosticar feições geológicas que não podem ser reconhecidas ou bem separadas

por meio do exame das imagens dos canais gamaespectromátricos individuais ou em

imagens ternárias. Em geral, essas razões servem para destacar variações dentro de uma

mesma unidade gamaespectromátrica ou geológica.

Em termos de prospecção mineral, elas podem ser de grande valia para destacar

zonas anômalas que possivelmente podem corresponder a zonas mineralizadas ou a

zonas que guardam alguma relação espacial com o tipo de mineralização procurada. Já

para mapeamento geológico, elas podem ser úteis na delimitação de fáceis diferentes de

corpos intrusivos (Carvalho 1999). As razões Th/K, U/K e U/Th podem ser utilizadas

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.5

Page 6: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

para identificar áreas com enriquecimento relativo em potássio, que em geral são

correlacionados a eventos hidrotermais de potassificação.

A.2.2.7 Filtro de Amplitude

Análises estatísticas de K, U e Th, dentro de cada unidade interpretada, são úteis

para extrair dos dados informações sutis que não estão facilmente visíveis. A análise

mais simples é verificar desvios a partir do valor médio nas unidades. Os valores médios

das concentrações de K, U e Th são calculados para cada unidade interpretada. Essas

médias são subtraídas dos dados e os valores residuais são imageados. Grandes desvios a

partir da média podem ser devidos a erros no mapeamento dos limites das unidades.

Alternativamente, desvios podem indicar alteração (mineralização) ou outros processos

geológicos tais como intemperismo ou diferenciação magmática.

A.2.2.8 Análise de Grupos (Classificação não Supervisionada)

Análise de grupos ou classificação não supervisionada é uma técnica de

reconhecimento de padrão espectral usada para encontrar grupos que ocorrem

naturalmente num conjunto de dados de muitos canais (variáveis).

As regras de alocação de amostras em classes (ou grupos) são baseadas em

alguma medida de distância no espaço dos dados representado pelas bandas espectrais

(canais). O algoritmo K-médias é um método interativo de agrupamento, onde o usuário

especifica o número de grupos centróides iniciais dos grupos (médias) são determinados.

A classificação não supervisionada tem como objetivo de classificar polígonos

delineados pela interpretação visual de imagens georreferenciadas, como fotografias

aéreas etc. Esta técnica permite criar esquemas de classificação eficientes e delinear

rapidamente as características dos polígonos/áreas de interesse. Por se tratar de um

esquema facilmente criado e modificado, pode ser utilizado com vantagens no

mapeamento gamaespectrométrico.

Essa classificação usa um sistema automatizado de classificação no qual podem

ser atribuídas características quaisquer para cada feição selecionada.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.6

Page 7: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

A.2.3 DISTRIBUIÇÃO DOS RADIOELEMENTOS EM ROCHAS E SOLOS

A aplicação de estudos raios-gama aerotransportados em rochas e solos mostram

um aumento médio dos radioelementos com o aumento de SiO2. Para o tório e o urânio

isso se deve às elevadas cargas e raios dos íons de Th4+ e U4+, que os exclui nas

substituições de íons maiores no processo de cristalização dos primeiros minerais

formadores de rochas. Um exemplo, são as rochas félsicas que apresenta um conteúdo

muito mais elevado de radioelementos do que as rochas ultramáficas e máficas.

Geralmente, o Th mostra um aumento muito maior do que o U e assim as razões Th/U

podem ser usadas como uma indicação do grau de diferenciação entre as suítes ígneas

(Killeen 1979; Dickson & Scott 1997). A tendência dessas concentrações de

radioelementos aumentar, quanto maior for o conteúdo de Si nas rochas ígneas, termina

em concentrações elevadas de Si (> 70% em peso), particularmente no caso do U.

Já estudos em rochas metamórficas (exemplo: rochas gnáissicas derivadas de

granitos e anfibolitos derivados de doleritos) sugerem que o metamorfismo não afeta o

conteúdo dos radioelementos.

Rochas sedimentares geralmente têm conteúdo de radioelementos refletindo as

rochas fontes originais. Assim, espera-se que sedimentos imaturos derivados de fontes

graníticas tenham quantidades do conteúdo dos radioelementos elevados, contendo

sedimentos muitos maturos compostos principalmente de quartzo, têm valores muito

baixos.

Devido os solos cobrirem muitas superfícies da Terra, a relação entre os

radioelementos na cobertura superficial e a rocha subjacente é de suma importância no

estudo de raios-gama aerotransportado para mapeamento geológico. Solos derivados de

granitóides geralmente perdem em torno de 20% dos seus conteúdos de radioelementos

durante a pedogênese.

Rochas vulcânicas félsicas hidrotermalizadas produzem solos mostrando perdas

de todos os três radioelementos. Os solos sobre as vulcânicas intermediárias (incluindo

andesitos de baixo K) têm um reduzido conteúdo de K, mas um conteúdo similar de U e

Th com suas rochas pretéritas. O conteúdo de radioelementos em solos sobre rochas

vulcânicas máficas mostra algumas mudanças notáveis. Estudos têm mostrado que

basaltos recentes hidrotermalizados produzem solos com as maiores perdas de K (até

50%), porém enriquecido em U e Th.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.7

Page 8: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Já quando se têm pegmatitos, aplitos, quartzo-feldspato-porfirítico e intrusivas

máficas, como intrusões limitadas ou em pequenas áreas, afetadas por

hidrotermalização e erosão não se têm solos in-situ. Solos sobre tais unidades poderiam

também ser completamente contaminados pelo material introduzido.

A.2.4 APLICAÇÕES DOS DADOS AEROGEOFÍSICOS

Ao se planejar um aerolevantamento aerogeofísico, as primeiras questões que

surgem são o tipo de alvo que deverá ser caracterizado e quais as informações que

poderão ser obtidas desse levantamento. Na caracterização inicial do alvo, informações

sobre dimensão e profundidade esperadas para a anomalia deverão ser procuradas em

dados geológicos, geoquímicos e geofísicos disponíveis. O tipo de resposta apresentada

pela anomalia magnética é baseada na forma do corpo e no contraste apresentado entre

o alvo e as rochas encaixantes.

A aplicação mais direta do estudo de espectrometria raios gama durante os anos

70 e 80 foi a pesquisa de U e Th (Dickson & Scott 1997). As anomalias de U e Th

poderiam ser identificadas em perfis e apresentação de malhas regulares dos dados.

A.2.4.1 Prospecção mineral

As jazidas minerais são raramente reconhecidas a partir de padrões de anomalias

magnéticas, visto que a presença ou ausência da magnetita é meramente o indicador do

meio ambiente.

O Método Magnético é o método geofísico mais utilizado na exploração mineral.

São raros os levantamentos que não incluem medidas magnéticas, tanto em escala de

reconhecimento como de detalhe. A rapidez, o baixo custo e a resposta do método são os

fatores que mais contribuem para a sua extensa aplicação na exploração de minérios. Os

dados magnéticos podem ser, por exemplo, utilizados na localização de complexos

intrusivos portadores de sulfetos disseminados de cobre e molibdênio; minério de nióbio

em auréolas de intrusivas alcalinas. Os processos de metamorfismo de contato e

metassomatismo podem atuar sobre rochas carbonáticas e produzir escarnitos.

Depósitos de minérios de ferro também podem ser prospectados com o Método

Magnético, além de depósitos de cobre e níquel associados a rochas de composição

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.8

Page 9: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

máfica e ultramáfica (Stanton 1972) e depósitos de sulfetos do tipo estratiforme de

origem vulcanogênica marinha, os quais contêm concentrações de cobre, zinco e

chumbo. (Stanton 1972).

Minerais que ocorrem em rochas ultrabásicas, como cromita e asbestos, podem

ser indiretamente localizados por medidas magnéticas devido à maior magnetização que

essas rochas apresentam, em contraste com a magnetização dos outros tipos de rochas.

Dickson & Scott (1997) fornecem uma revisão dos dados dos efeitos dos processos

hidrotermais, alteração e hidrotermalismo na distribuição dos radioelementos. Esses

processos não somente tem implicações para a detecção direta do U e Th a partir de

raios gama, mas também para detecção de um número de depósitos de metais. Esses

incluem depósitos granofíricos de Sn, W e Mo, mineralização porfirítica Cu-Au,

mineralização de ouro e mineralização polimetálica stratabound. A relação entre a

distribuição dos radioelementos e cada um desses tipos de depósitos são variados e

complexos. Um entendimento completo dos efeitos da silicificação, alteração de K,

processos hidrotermais e variações litológicas locais é requerida para avaliar o potencial

da mineralização associado com anomalias dos radioelementos.

Sob o ponto de vista da exploração mineral e da metalogenia, os mapas de razões

dos radioelementos têm maior significado que os mapas de concentração absoluta

(canais do U, Th e K). Embora os mapas dos radioelementos individuais sejam mais

efetivos na distinção de tipos de rochas e tendências estruturais, eles não são mais

indicados para encontrar concentrações de materiais localizados. Os depósitos

representam concentrações anômalas de um determinado elemento na crosta terrestre e

o processo que leva a isso envolve concentração preferencial. Caso típico são os depósitos

econômicos de urânio, que é concentrado preferencialmente em relação ao tório

(Dickson & Scott 1997).

Em áreas de poucos afloramentos, com predominância de coberturas

sedimentares, a intensidade da radioatividade é muito baixa, nesses casos as razões entre

os radioelementos amenizam a importância da intensidade radioativa como um fator na

avaliação da importância geoquímica no material fonte. Em geral, as rochas vulcânicas

são desprovidas de material radioativo em comparação com os granitos. Os terrenos

vulcânicos são representados por zonas de baixa radioatividade nos mapas

gamaespectrométricos. Por outro lado, os radioelementos têm uma forte tendência para

se concentrar nos membros finais ricos em sílica de seqüências magmáticas

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.9

Page 10: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

diferenciadas. Assim, uma análise detalhada da radioatividade em terrenos vulcânicos

pode ser útil na delimitação de rochas riolíticas (Dickson & Scott 1997).

A.2.4.2 Mapeamento geológico

Os dados geológicos obtidos a partir de afloramentos podem ser estendidos às

partes de uma área que se apresentam encobertas por solo ou que sejam inacessíveis à

observação direta, pela sua correlação com a resposta magnética da área. Assim, é

possível, por exemplo, estabelecerem-se os limites de uma bacia sedimentar ou de

intrusões ígneas.

Os dados magnéticos podem também ser usados para definirem-se os contornos

dos greenstone belts, compostos por rochas básicas, portanto mais magnéticas do que os

granitos que os circundam. Os lineamentos observados nos mapas magnéticos são

comumente paralelos às direções estruturais de uma área. Os lineamentos magnéticos

podem, então, estar relacionados a zonas de cisalhamento, falhas, fraturas e

dobramentos. O reconhecimento dessas feições é, no entanto, difícil e requer um

trabalho conjunto de geofísicos e geólogos.

Os dados de espectrometria raios gama tem sido aplicados com variável grau de

sucesso em mapeamento de unidades litológicas, levantamentos de solos, exploração

mineral e regolitos (Dickson & Scott 1997). O uso do método como ferramenta de

mapeamento requer um entedimento da geoquímica dos radioelementos nas rochas e

solos, e os processos que afetam sua distribuição e mobilidade. O grau em que as

unidades acamadadas podem ser delineadas depende de alguns fatores. Os mais

importantes são:

1. O contraste no conteúdo do radioelemento entre assembléias litológicas;

2. A extensão dos acamamentos expostos e a cobertura do solo;

3. A distribuição relativa do transporte e solos in situ;

4. A natureza e o tipo de hidrotermalismo;

5. O conteúdo da mistura do solo e,

6. A cobertura vegetal.

Diferentemente do U, a média do conteúdo de K e Th em solos reflete a média do

conteúdo do K e do Th nas rochas em que elas são derivadas. Mas a diferença nas

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.10

Page 11: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

concentrações dos radioelementos nos solos são relativamente pequenas (Dickson &

Scott 1997).

Em geral, a estratégia útil para mapeamentos geológicos é primeiro fazer um

esboço das unidades litológicas maiores e então se realça os padrões dos radioelementos

dentro de uma unidade individual. Os produtos realçados dos dados raios gama têm

frequentemente ajudado no detalhamento do mapeamento facilitando a subdivisão das

unidades litológicas. Em alguns casos, unidades com distintas assinaturas de

radioelementos (principalmente com origens vulcânicas) foram identificadas e poderiam

ser usadas como marcos litológicos revelando padrões geológicos em áreas complexas

(Jaques et al. 1997).

Dados de raios gama têm mostrado ser aplicáveis de modo especial, para

mapeamentos de variações composicionais dentro de suítes ígneas, particularmente

plutons e batólitos graníticos (Broome et al 1987; Jaques et al 1997). Padrões de zonação

em granitos têm sido reconhecidos em estudos raios gama, em que muitos dos quais não

foram reconhecidos em mapeamento de campo convencional (Broome et al 1987). Isso

ocorre porque os volumes dos radioelementos em rochas ígneas estão dentro de minerais

acessórios, tais como monazita, xenotima, zircão, alanita, esfeno e apatita. Por outro

lado, variações nas concentrações dessas fases acessórias são difíceis de serem

reconhecidas em afloramentos. Todavia, processos magmáticos de estágios tardios e

hidrotermais poderiam controlar a distribuição dos radioelementos regionais em

granitóides, particularmente o U.

Zoneamento normal em plutons granitóides formados por cristalização

fracionada mostra um gradual aumento em K e Th (e Th/U) a partir da borda para o

centro. Ao longo desse caminho o conteúdo de SiO2 aumenta gradualmente e o índice de

máficos diminui com a variação composicional litológica a partir de quartzo diorito até

granodiorito a granito (Dickson & Scott 1997).

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.11

Page 12: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Referências Bibliográficas

O coração do sábio adquire o conhecimento, e o ouvido dos sábios procura o saber (Pv 18:15).

Adams, J.A.; Gasparini, P. 1970. Gamma-Ray Spectrometry of rocks, Elsevier Publ.

Co., New York, 295p.

Balley, R.C. 1986. The altitude dependence of terrestrial gamma-ray spectra: A simple

model. Geophysics. 51(11): 2108-2116.

Broome, H. J., Carson, J. M., Grant, J. A.; Ford, K. L. 1987. A modified ternary

radioelement mapping technique and its application to the south coast of

Newfounland. Geological Survey of Canada, paper 87-14.

Carvalho, M.T.N. 1999. Integração de dados geológicos, geofísicos e geoquímicos

aplicados à prospecção de ouro nos greenstone belts de Pilar de Goiás e Guarinos,

GO. Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, Dissertação de

Mestrado.187p.

Dickson, B.L. & Scott, K.M. 1997. Interpretation of aerial gamma-ray surveys – adding

the geochemical factors. AGSO Journal 17(2):187-200.

Fertl, W.H. 1983. Gamma-ray spectral logging: a new evalution frontier. World Oil, 79-

91.

Geosoft 1994. GEOSOFT MAGMAP 2-D frequency domain processing. GEOSOFT, Inc.,

Toronto.

Geosoft 1995. GEOSOFT mapping and processing system. GEOSOFT, Inc., Toronto.

Geosoft 1996. MAGMAP 2-D frequency domain processing. GEOSOFT, Inc., Toronto.

Geosoft 1998. OASIS Montaj 4.2. GEOSOFT, Inc., Toronto.

Grasty, R.L.; Glyn, J.E. & Grant, J.A. 1985. The analysis of multichannel airborne

gamma-ray spectra. Geophysics, 50(12):2611-2620.

Gunn, P.J.; Minty, B.R.S.; Milligan, P.R. 1997. The Airborne Gamma-Ray

Spectrometric Response Over Arid Australian Terranes. In: EXPLORATION 97:

FOURTH DECENNIAL INTERNATIONAL CONFERENCE ON MINERAL

EXPLORATION, Proceedings.., edited by A.G. Gubins, 1997, p.733-740.

Hansen, D.A. 1975. Geological applications manual for portable gamma-ray

spectrometers, Exploranium, Toronto, 87p.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.12

Page 13: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Jaques, A.L.; Wellman, P.; Whitaker, A.; Wyborn, D. 1997. High resolution geophysics

in modern geological mapping. AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics,

17(2): 159-171.

Killeen, P.G. 1979. Gamma-ray spectrometric methods in uranium exploration-

application and interpretation. In: Geophysics and Geochemistry in the Search for

Metallic Ores, Hood, P.J. ed. Geological Survey of Canada, Economic Geology

Report, 31:163-230.

Milligan, P.R.; Gunn, P.J. 1997. Enhancement and presentation of airborne geophysical

data. AGSO journal of Australian Geology & Geophysics, 17(2): 63-76.

Minty, B.R.S. 1997. Fundamentals of airborne gamma-ray spectrometry. AGSO Journal

17(2):39-50.

Pires, A.C.B. 1995. Identificação geofísica de áreas de alteração hidrotermal, Crixás-

Guarinos, Goiás. Rev. Bras. Geoc., 25(1): 61-68.

Reid A. B., Allsop, J. M., Granser, H., Millet, A. J.; Somerton, I. W. 1990. Magnetic

interpretation in tree dimensions using Euler deconvolution. Geophysics, 14: 113-

130.

Saunders, D. F.; Burson, K. R.; Branch, J. F.; Thompson, C. K. 1993. Relation of

thorium-normalized surface and aerial radiometric data to subsurface petroleum

accumulations. Geophysics, v. 58, 1417-1427.

Stanton, R.L. 1972. Ore Petrology. New York: McGraw-Hill, 713p.

Vasconcelos, R.M.; Metelo, M.S.; Mota, A.C. & Gomes, R.D. 1994. Geofísica em

Levantamentos Geológicos. Rio De Janeiro, Digeof-Cprm.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.13

Page 14: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.14

Imagens Gamaespectrométricas

O temor do SENHOR é límpido e permanece para sempre (Sl 19:9).

Page 15: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$$

$

$$

$$$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$$

$

$$

$$$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$

$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

72000078

0000

0 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

Área de EstudoCidades

#Drenagem

NCoordenadas PlanasSAD 69 - UTM 23 Sul

Legenda

89.89082.79078.38474.88571.61468.49465.57862.70959.768

31.87035.41338.12740.588

56.88554.06351.25948.45045.79643.165

Th (cps)

$ Água-MarinhaAlexandrita#YBerilo Incolor%U

Ì EsmeraldaMinas e Ocorrências

8 0 8 16 24 km

A B

Anexo A.2.1 Imagem do canal de Tório (A) e em (B) imagem do canal de tório sobre o modelo digital de elevação de terreno.

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.15

Page 16: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$$

$

$$

$$

$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$

$

Ì#0Ì

$$$$$$ $$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$$

$

$$

$$$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$

$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

Área de EstudoCidades

#Drenagem

NCoordenadas PlanasSAD 69 - UTM 23 Sul

Legenda

$ Água-MarinhaAlexandrita#YBerilo Incolor%U

Ì EsmeraldaMinas e Ocorrências

74.42470.46568.09666.40564.99463.81962.80161.88961.03460.23959.49958.77858.08457.38556.66455.91255.046

51.93753.923

K (cps)

8 0 8 16 24 km

A B

Anexo A.2.2 Imagem do canal de Potássio (A) e sobre o modelo digital de elevação de terreno (B).

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.16

Page 17: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[$

$$ $$

$$

$

$$

$$

$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

#

#

#

#

#

#

#

$$

$$

$$

$$

$

$

$$%[%[%[

$$$

$%[$

$$ $$

$$

$

$$

$$

$$

$$$

$

$$$$$

$$$ $

$$$

$

Ì$$

$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

ÌÌ

Ì

Ì

ÌÌÌ

$

$$

$

$$

Ì

$

$

Ì

ÌItabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

72000078

0000

0 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

59.04856.71655.28754.135

51.381

53.12552.244

50.54149.72348.90748.04747.16246.28245.38044.46243.50242.50241.32039.498

U (cps)

NCoordenadas PlanasSAD 69 - UTM 23 Sul

Legenda

Minas e OcorrênciasEsmeralda

$ Água-MarinhaAlexandrita#YBerilo Incolor%U

Ì

Área de EstudoCidades

#Drenagem

8 0 8 16 24 km

A B

Anexo A.2.3: Imagem do canal de Urânio (A). Imagem do canal de Urânio sobre o modelo digital de elevação de terreno (B).

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.17

Page 18: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

#

#

#

#

#

r #r

#

#

#

$ $

$

$

$$

$$

$

$

$$%[

%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$

$

$

$$

$ $

$

$

$$$

$

$$$$

$

$$$ $

$$$

$

Ì

$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

$

Ì

Ì

Ì

Ì

Ì

ÌÌ

Ì

$

$

$

$

$$

Ì

$

$

Ì

Ì

Itabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Fer os

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

#

#

#

#

#

#

$ $

$

$

$$

$$

$

$

$$%[

%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$

$

$

$$

$ $

$

$

$$$

$

$$$$

$

$$$ $

$$$

$

Ì

$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

$

Ì

Ì

Ì

Ì

Ì

ÌÌ

Ì

$

$

$

$

$$

Ì

$

$

Ì

Ì

Itabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Fer os

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

Minas e Ocorrências

$ Água-Marinha

Alexandrita#YBerilo Incolor%U

Ì Esmeralda

CidadesÁrea de Estudo

Drenagem

N

Coordenadas PlanasSAD 69 - UTM 23 Sul

9 0 9 18Km

Legenda

UTh

K

A B

Anexo A.2.4: Imagem da composição em falsa cor RGB (K/Th/U) (A) e por sobre o modelo digital de elevação de terreno (B).

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.18

Page 19: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.19

#

#

#

#r

#

#

#

#

#

$ $

$

$

$$

$$

$

$

$$%[

%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$

$

$

$$

$ $

$

$

$$$

$

$$$$

$

$$$ $

$$$

$

Ì

$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

$

Ì

Ì

Ì

Ì

Ì

ÌÌ

Ì

$

$

$

$

$$

Ì

$

$

Ì

Ì

Itabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Fer os

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000

#

#

#

#

#

#

$ $

$

$

$$

$$

$

$

$$%[

%[%[

$$$

$%[

$

$$ $$

$

$

$

$$

$ $

$

$

$$$

$

$$$$

$

$$$ $

$$$

$

Ì

$$$

Ì#0Ì

$$$$$$ $

$

$

$

Ì

Ì

Ì

Ì

Ì

ÌÌ

Ì

$

$

$

$

$$

Ì

$

$

Ì

Ì

Itabira

JoãoMonlevade

Nova Era

Sta Mariade Itabira

Esmeraldade Ferros

Ferros

Dores deGuanhães

690000

690000

720000

720000

7800

000 7800000

7830

000 7830000

7860

000 7860000

7890

000 7890000K

Th U

Minas e Ocorrências

$ Água-Marinha

Alexandrita#YBerilo Incolor%U

Ì Esmeralda

CidadesÁrea de Estudo

Anexo A.2.5: Imagem da composição colorida em falsa cor CMY (K/Th/U) (A) e por sobre o Modelo Digital de Elevação de Terreno (B).

B

Drenagem

N

Coordenadas PlanasSAD 69 - UTM 23 Sul

9 0 9 18 Km

Legenda

A

Page 20: Métodos Geofísicos.pdf

Universidade de Brasília – Tese de Doutorado – Leila Márcia Mendes Carvalho

Instituto de Geociências – Laboratório de Geofísica Aplicada A.2.20