Análise Qualitativa e Quantitativa Geológica/Geofísica para prospecção de ouro na porção nordeste do QFe, MG
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ANÁLISE QUALITATIVA E QUANTITATIVA GEOLÓGICA/GEOFÍSICA PARA PROSPECÇÃO DE OURO NA PORÇÃO NORDESTE DO QF, MG.
Thiago José Augusto Madeira
Monografia n˚ 12
Ouro Preto, dezembro de 2011
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ANÁLISE QUALITATIVA E QUANTITATIVA GEOLÓGICA/GEOFÍSICA PARA PROSPECÇÃO DE OURO NA PORÇÃO NORDESTE DO QF, MG.
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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Reitor João Luís Martins Vice-Reitor Antenor Rodrigues Barbosa Junior Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação Tanus Jorge Nagem
ESCOLA DE MINAS Diretor José Geraldo Arantes de Azevedo Brito Vice-Diretor Geraldo Donizetti de Paula
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA Chefe Issamu Endo
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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO N°. 12
ANÁLISE QUALITATIVA E QUANTITATIVA GEOLÓGICA/GEOFÍSICA PARA PROSPECÇÃO DE OURO NA PORÇÃO NORDESTE DO QF, MG
Thiago José Augusto Madeira Orientador
Maria Silvia Carvalho Barbosa
Trabalho Final de curso apresentado ao Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito na avaliação da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso – TCC400, ano 2011/2.
OURO PRETO
2011
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Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/ Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita 35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606 Os direitos de tradução e reprodução reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral.
CRÉDITOS DE AUTORIA Thiago José Augusto Madeira
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Thiago José Augusto Madeira
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Thiago José Augusto Madeira Thiago José Augusto Madeira
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Thiago José Augusto Madeira
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Thiago José Augusto Madeira Thiago José Augusto Madeira
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Introdução: Apresentação, Localização e Vias de Acesso, Objetivos, Justificativas Banco de Dados e Metodologia Contexto Geológico: Geologia Regional, Geologia da Área: Geologia do Greenstone Belt Rio das Velhas – Bloco Caeté e Evolução Estrutural do Greenstone Belt Rio das Velhas Geologia do Depósito de Lamego Métodos Geofísicos: Magnetometria, Método Eletromagnético e Radiometria Discussão e Interpretação Qualitativa: Magnetometria, Eletromagnético, Radiometria e Integração GeológicaGeofísica Interpretação Quantitativa Conclusões
Revisão geral:
Maria Silvia Carvalho Barbosa
Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto
M181a Madeira, Thiago José Augusto Análise qualitativa e quantitativa geológica/geofísica para prospecção de ouro na porção nordeste do QF, MG / Thiago José Augusto Madeira. Ouro Preto: UFOP, 2011. xxiv, 75f. col. (Monografia nº 12) Orientadora: Maria Silvia Carvalho Barbosa
Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. 1.Quadrilátero Ferrífero (MG). 2. Ouro. 3. Geofísica. I. Barbosa, Maria Silvia Carvalho. II. Universidade Federal de Ouro Preto. III. Título. CDU: 551 (815.1) http://www.sisbin.ufop.br
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Dedico este trabalho a todas as pessoas que de alguma forma contribuíram para minha formação acadêmica
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Agradecimentos Agradeço, primeiramente e especialmente, a orientadora Maria Silvia Carvalho Barbosa, pela disposição e atenção em tempo integral. Aos amigos de curso Língua-Plesa e Regalado, pela contribuição em campo para realização deste trabalho. Também, ao amigo de longa data, Zed pela disposição e apoio na realização de etapa de campo. Ainda, aos meus companheiros da gloriosa República Hospício, pela força e compreensão por minha ausência durante a elaboração deste trabalho.
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Sumário Agradecimentos ............................................................................................................... xi RESUMO ....................................................................................................................... xxi ABSTRACT................................................................................................................... xxiii 1- INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 1 1.1- Apresentação ...................................................................................................... 1 1.2- Localização e Vias de Acesso ............................................................................ 1 1.3- Objetivos ............................................................................................................ 2 1.4- Justificativa ......................................................................................................... 3 1.5- Banco de Dados .................................................................................................. 4 1.6- Metodologia........................................................................................................ 6 2- CONTEXTO GEOLÓGICO ........................................................................................ 9 2.1- Geologia Regional .............................................................................................. 9 2.2- Geologia da área: Greenstone Belt Rio das Velhas – Bloco Caeté .................... 8 2.2.1- Evolução Estrutural no Greenstone Belt Rio das Velhas ..... 17 3- GEOLOGIA DO DEPÓSITO DE OURO DE LAMEGO ......................................... 21 4- MÉTODOS GEOFÍSICOS ......................................................................................... 31 4.1- Magnetometria .................................................................................................. 31 4.2- Método Eletromagnético ................................................................................... 37 4.3- Radiometria ....................................................................................................... 41 5- DISCUSSÃO E INTERPRETAÇÃO QUALITATIVA ............................................ 47 5.1- Magnetometria ................................................................................................... 49 5.2- Eletromagnético ................................................................................................. 51 5.3- Radiometria ....................................................................................................... 53 5.4- Integração Geológica-Geofísica ........................................................................ 56 6- INTERPRETAÇÃO QUANTITATIVA .................................................................... 61 7- CONCLUSÕES .......................................................................................................... 69 8- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 71 FICHA DE APROVAÇÃO.............................................................................................75
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Índice de figuras Figura 1.1 – Na figura, observa-se a localização geográfica da área de estudos com as principais vias de acesso e municípios. Gerado em ArcMap 9.3v e processado em CorelDraw X4v a partir de banco de dados do Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco (CBHSF) e do IBGE......................2 Figura 1.2 – Os blocos geofísico do Projeto Rio das Velhas estão representados com suas respectivas direções de linhas de vôo de produção. A área de estudos está hachurada sobre o Bloco I (modificado de Silva 1999)....................................................................................................................5 Figura 2.1 – Mapa geológico da porção meridional do cráton São Francisco destacando o Quadrilátero Ferrífero (greenstone belt Rio das Velhas e supracrustais do Supergrupo Minas), no limite do Cinturão Mineiro com a Faixa Araçuaí (extraído de Alkmim 2004)......................................9 Figura 2.2 – Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero com a representação simplificada das rochas do Grupo Nova Lima, alvo do presente trabalho (modificado de Alkmim & Marshak 1998).11 Figura 2.3 – Na subdivisão estratigráfica para o greenstone belt Rio das Velhas. As unidades foram agrupadas em compartimentações tectônicas, denominados de: Nova Lima, Caeté, Santa Bárbara e São Bartolomeu, retratando ambientes petrogenéticos distintos (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998)....................................................................................................................................................14 Figura 2.4 – A figura apresenta o modelo conceitual esquemático da evolução estrutural proposta para o greenstone belt Rio das Velhas (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998)...........................17 Figura 2.5 - Mapa geológico gerado em ambiente GIS, incluindo as folhas Caeté e Belo Horizonte, com a estruturação da área (Zucchetti & Baltazar 1998).....................................................................20 Figura 3.1 – No mapa geológico da região de Caeté, Sabará e Raposos observa-se a localização das principais minas de ouro (gerado no software ArcGis, versão 9.3).....................................................21 Figura 3.2 – Mapa geológico simplificado do depósito de Au de Lamego apresentado as principais unidades litoestratigráficas e os corpos mineralizados (modificado de Vial et al. 2007b)..................24 Figura 3.3 – Representação em bloco diagrama da Mina de Lamego com os respectivos corpos mineralizados em ouro (extraído de Martins et al. 2001)....................................................................25 Figura 3.4 – Projeção estereográfica mostrando a atitude da xistosidade (S0). (a) Nível 1 dos corpos Queimada, Arco da Velha e Cabeça de Pedra; (b) nível 2 do corpo de Arco da Velha; (c) níveis 1 e 2 do corpo mineralizado de Carruagem. (extraído de Martins et al. 2011)............................................26 Figura 3.5 – Projeção estereográfica representando a foliação S1-2 e a lineação L1-2. (a) Nível 1 do corpo mineralizado de Queimada e níveis 1 e 2 do corpo de Cabeça de Pedra; (b) nível 1 do corpo Arco da Velha; (c) nível 2 do corpo Arco da Velha; (d) nível 1 e 2 do corpo de Carruagem (extraído de Martins et al. 2011).........................................................................................................................27 Figura 3.6 – Projeção estereográfica representando falhas e zonas de cisalhamento. (a) Níveis 1 e 2 das jazidas de Arco da Velha e Cabeça de Pedra; (b) nível 2 de Carruagem (extraído de Martins et al. 2011).....................................................................................................................................................27 xv
Figura 3.7 – A figura representa o mapa da superfície do depósito de Lamego, com indicação das jazaidas, sua projeção em profundidade e a disposição estrutural entre a falha e a direção de foliação (extraído de Martins et al. 2011)..........................................................................................................28 Figura 3.8 – A projeção estereográfica apresenta a dispersão de eixos de dobras e o mergulho do corpo mineralizados (modificado de Martins et al. 2011)...................................................................29 Figura 4.1 – O histograma apresenta os valores médios e os intervalos de susceptibilidade dos tipos de rochas mais comuns (modificado de Kearey et al. 2009)...............................................................34 Figura 4.2 – A figura mostra os intervalos de condutividade (e resistividade) elétrica para alguns tipos comuns de rochas, solos e minério (modificado de Lowrie 2007) .............................................39 Figura 4.3 – O plano cartesiano apresenta a relação entre profundidade e freqüência para diferentes materiais (extraído de Kearey et al. 2009)...........................................................................................41 Figura 4.4 – O gráfico ternário apresenta a abundância relativa de elementos radioativos em diferentes tipos de rochas (modificado de Kearey et al. 2009)............................................................42 Figura 4.5 – A figura apresenta a variação na média do conteúdo de K, eTh e eU para rochas ígneas intrusivas e extrusivas com aumento no conteúdo de sílica (extraído de Fernandez 2004).................45 Figura 5.1 – O fluxograma apresenta os métodos de investigação adotados a partir de dados magnetométricos, eletromagnetométricos e radiométricos. CT – Campo magnético total; CA – campo magnético anômalo; ASA – amplitude do sinal analítico; DX – primeira derivada horizontal (E-W); DY – primeira derivada horizontal (N-S); DZ – primeira derivada vertical; D2 – segunda derivada vertical; Up100, Up500 e Up1000 – continuação para cima de 100, 500 e 1000m; FA – alta frequência eletromagnética; FM – média freqüência; FB – baixa freqüência; U – canal de urânio; Th – canal de tório; K – canal de potássio; CT – contagem total; U/Th, U/K, Th/K – razão dos respectivos elementos; FF – parâmetro F; TER – imagem ternária.....................................................................48 Figura 5.2 – Acima é apresentado o mapa de amplitude do sinal analítico e abaixo o mesmo mapa interpretado (lineamentos e magnetofácies).........................................................................................50 Figura 5.3 – Os mapas eletromagnéticos à esquerda apresentam-se sem (1) e a direita com (2) interpretação de alta frequência (A), média frequência (B) e baixa frequência (C), respectivamente de baixa, média e alta profundidade..........................................................................................................53 Figura 5.4 – O mapa gamaespectométrico apresenta o canal de Th...................................................55 Figura 5.5 – A imagem ternária e os principais domínios gamaespectométricos apresentam-se integrados ao mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero, Projeto Rio das Velhas..............................57 Figura 5.6 – Acima, o mapa do parâmetro F para a região de estudo e, abaixo no detalhe, o mapa do parâmetro F gerado com background local da mina de Lamego.........................................................59 Figura 6.1 – No detalhe é apresentada a localização do perfil geológico e magnetométrico sobre o mapa de amplitude do sinal analítico...................................................................................................61 xvi
Figura 6.2 – A figura apresenta o perfil de deconvolução magnetométrico gerado no software livre Euler 2D..............................................................................................................................................62 Figura 6.3 – Na imagem de satélite (extraído do GoogleEarth) encontram-se plotados os pontos descritos durante o perfil geológico. O corte na imagem é devido à diferente resolução disponível no software GoogleEarth...........................................................................................................................63 Figura 6.4 – A fotografia apresenta estruturas de deformação com transporte tectônico E-W, ESEWNW, o sentido de visada para o afloramento é NNW para SSE.......................................................63 Figura 6.5 – Na imagem, com visada de SW para NE, observa-se uma zona de cisalhamento com movimento no sentido anti-horário, apresentando tectonismo E-W com vergência para W...............64 Figura 6.6 – Na figura observa-se um rio encaixado com direção da drenagem Az=320°, a visada é de SE para NW.....................................................................................................................................64 Figura 6.7 – A imagem apresenta tectonismo com transporte de SE para NW em xisto carbonoso da Unidade Mindá, fortemente foliado e dobrado, a visada é de NE para SW.........................................65 Figura 6.8 – A figura é resultado da integração do perfil geológico com a inversão do perfil magnetométrico, informações do mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero, Projeto Rio das Velhas, e dados de campo. O perfil de deconvolução apresenta exagero vertical de 5x e o perfil topográfico apresenta-se sem exagero vertical........................................................................................................65 Figura 6.9 – Nas figuras acima obbservam-se em (A) boudins métricos, condizentes com o ponto 15 da Figura 6.3 e em (B) veios intrafoliais disseminados, coincidentes com o ponto 17 da Figura 6.3.........................................................................................................................................................66 Figura 6.10 – Sobre o mapa eletromagnético de baixa frequência sugere-se uma área com corpo de minério em profundidade similar ao corpo de minério da mina de Lamego.......................................67
Figura 6.11 – A figura apresenta o mapa gamaespectométrico do canal de urânio com valores intermediário sobre a localização da mina de Lamego e sobre a área sugerida para perfuração.........67
Figura 6.12 – A figura apresenta um possível corpo de minério sobre o mapa de amplitude do sinal analítico, com eminentes indícios para prospecção.............................................................................68
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Índice de tabelas Tabela 2.1 – Na tabela abaixo observam-se as unidades do Grupo Nova Lima presentes da área de estudos, com exceção da unidade Quebra Osso que é ausente (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998).....................................................................................................................................................15 Tabela 3.1 – A tabela apresenta a sequência de rochas do depósito de Lamego (modificado de Martins et al. 2011)..............................................................................................................................23 Tabela 4.1 - Na tabela estão presentes os filtros de Fourier e suas finalidades geofísicas. (modificado de Silva 2011).......................................................................................................................................35 Tabela 4.2: A tabela apresenta a relação do índice estrutural com os modelos físico e geológico (modificado de Reid et al. 1990)..........................................................................................................36 Tabela 4.3 – O conteúdo radioativo das principais rochas é apresentado na tabela abaixo (extraído de Fernandez 2004)...................................................................................................................................43
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Resumo O trabalho de conclusão de curso foi realizado no ano de 2011, durante o primeiro e segundo semestres letivos, como parte do conteúdo programático do curso de Engenharia Geológica da Escola de Minas/UFOP. Desenvolvido na região nordeste do Quadrilátero Ferrífero, nas quadrículas de Caeté e Belo Horizonte (Baltazar et al. 2005), o principal objetivo do presente trabalho foi a caracterização de áreas com potenciais para corpos mineralizados em ouro, com base em modelos de mineralização conhecido, de forma a viabilizar a prospecção de novas áreas. Para atingir o objetivo pretendido, foram utilizados, principalmente, mapas geológicos do Quadrilátero Ferrífero e a base de dados geofísicos, ambos do Projeto Rio das Velhas. Uma série de etapas foi adotada para realização do trabalho de conclusão de curso: revisão bibliográfica; processamento de dados geofísicos; integração dos dados geológicos/geofísicos; campo para conferir a interpretação integrada; inversão magnetométrica; confecção da monografia; e, uma apresentação para uma banca avaliadora. A análise integrada dos vários mapas temáticos geofísicos e o mapa geológico da área permitiu a caracterização das áreas mineralizadas, tal como a mina de Lamego, e conseqüente delimitação de nova área para a prospecção e exploração mineral.
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Abstract The monograph was accomplished during 2011, on the first and second semesters, as part of the grade of the Geological Engineering course, at Escola de Minas/UFOP. Developed in the northeast of the Quadrilátero Ferrífero in the squares of Caeté and Belo Horizonte (Baltazar et al. 2005), the main objective of this study was the characterization of potential areas of gold mineralization, based on known models of mineralization, for the purpose of enabling the exploration of new mineralized areas. To achieve the desired goal, geological maps of the Quadrilátero Ferrífero, Projeto Rio das Velhas were used and also the basis of geophysical data of the same project. A series of steps were taken to carry out the work of completion: a literature review, processing of geophysical data, integration of geological/geophysical data, fieldwork to check the integrated interpretation, deconvolution, preparation of the monograph and a presentation to bank examiner. The integrated analysis of several thematic geophysical maps and the geological map of the area allowed the characterization of the mineralized areas, such as the Lamego mine, and subsequent delimitation of a new area for mineral exploration.
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CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO
1.1 – Apresentação Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) foi realizado no ano de 2011, durante o primeiro e segundo semestres letivos, como parte do programa de conclusão do curso de Engenharia Geológica da Escola de Minas/UFOP. As principais atividades desenvolvidas foram: revisão bibliográfica; processamento de dados geofísicos; integração dos dados geológicos/geofísicos; campo para conferir a interpretação integrada; inversão magnetométrica; confecção da monografia; e, uma apresentação para uma banca avaliadora. As atividades desenvolvidas envolveram áreas do conhecimento das geociências, já estudada e em estudo no curso supracitado, com bases mais sólidas na Geofísica, eminentemente, Geologia Estrutural, Geologia Econômica e Pesquisa Mineral. Além de Sensoriamento Remoto, Geoquímica, Mineralogia, Petrografia, Estratigrafia e Estratigrafia Avançada, entre outras disciplinas correlatas e experiências adquiridas em campo ao longo do curso. Essa monografia apresenta objetivos, justificativas, os bancos de dados utilizados (preocupando-se com a confiabilidade dos dados para boa qualidade dos resultados), a metodologia, o contexto geológico da área em estudos, os métodos geofísicos utilizados, a geologia da mina de Lamego, a interpretação das anomalias geofísicas e uma conclusão do trabalho.
1.2 – Localização e Vias de Acesso A área de realização do trabalho situa-se na região noroeste do Quadrilátero Ferrífero (MG), abrangendo as quadrículas de Caeté e Belo Horizonte (Baltazar et al. 2005). A área foi selecionada em função da cobertura do levantamento aerogeofísico da DNPM/CPRM (1996 in Baltazar et al. op cit) – Projeto Rio das Velhas, englobando os limites dos municípios de Caeté, Sabará e Raposos (Figura 1.1), a área possui cerca de 95km2. A principal via de acesso, saindo de Belo Horizonte, é pela BR-381, em direção a João Monlevade, e em seguida pela MG-435, deslocando-se por mais de 65km. A presença marcante de minas de ouro na região foi fundamental para a delimitação da área de estudo.
Madeira, T. J. A., 2011. Análise Qualitativa e Quantitativa Geológica/Geofísica Para Prospecção De Ouro Na Porção Nordeste Do QF, MG.
Figura 1.1: Na figura, observa-se a localização geográfica da área de estudos com as principais vias de acesso e municípios. Gerada em ArcMap 9.3v e processada em CorelDRAW X4v a partir de banco de dados do Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco (CBHSF) e do IBGE.
1.3 – Objetivos Neste trabalho, a integração da geofísica à geologia, tem como objetivo central a caracterização de áreas potencialmente mineralizadas em ouro, com base em modelos de mineralização conhecidos. Dentre os objetivos específicos do trabalho, ressalta-se: - avaliar a viabilidade da geofísica de prospecção como método para a caracterização qualitativa de rochas e a sua utilização para o mapeamento de minerais ou corpos de minérios em zonas de alteração hidrotermal; 2
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- levantar as estruturas da região, com enfoque naquelas associadas às zonas mineralizadas; - estudar as estruturas da área para modelar a geometria das zonas de alteração hidrotermal com base nos dados geofísicos, de campo (quando possível) e nos dados estruturais (bibliográficos).
1.4 – Justificativas Para qualquer programa de exploração mineral regional a integração dos mais diversos tipos de dados sempre foi atividade fundamental. Seja com a sobreposição de papel ou cópias transparentes como na sobreposição de layers em formato digital. Com a grande melhoria das técnicas digitais para a integração de diferentes tipos de dados, aliadas a ferramentas analíticas, a manipulação e o processo de análise de dados são executados sem grande trabalho, com agilidade e resultados compatíveis com a realidade observada em campo. A partir da entrada inicial de dados em áreas com depósitos minerais conhecidos (minas ativas ou inativas, por exemplo) é possível a formulação de um modelo que pode ser aplicado em escala regional. O produto final do processo de modelamento é uma série de mapas que mostram áreas favoráveis e que devem ser consideradas na exploração de recursos minerais. As ocorrências conhecidas são utilizadas como parâmetro para o selecionamento de áreas não exploradas, mas com características favoráveis e que possibilitem avaliações mais detalhadas e a possível exploração mineral. O Quadrilátero Ferrífero possui uma grande quantidade de mapeamentos geológicos e dados aerogeofísicos, gerados nas últimas décadas por cientistas, governo, indústrias e universidades, sendo um excelente campo para o desenvolvimento do processo de modelamento. Desta forma, a utilização desta metodologia, ou seja, integração dos dados geológicos aos dados geofísicos e modelos de mineralizações já conhecidos, viabiliza a prospecção de novas áreas com potencial de mineralização.
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1.5 – Banco de Dados A base de dados geológicos utilizada neste trabalho é composta pelos Mapas Geológicos do Quadrilátero Ferrífero, na escala 1:50.000, do Projeto Geologia do Quadrilátero Ferrífero – Integração e Correção Cartográfica em SIG, resultante do projeto de mapeamento geológico pelo convênio United States Geological Survey –USGS/ Departamento Nacional de Produção Mineral – DNPM (1952-1969), e a integração ao mapeamento geológico do convênio DNPM/Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais –CPRM (1992-1996). O primeiro projeto focou o Supergrupo Minas – 47 quadrículas integrais ou parciais na escala 1:25.000 – integrado em 1:150.000 (Dorr 1969). O segundo cartografou apenas o Supergrupo Rio das Velhas no interior do QF – 24 folhas integrais ou parciais na mesma escala –integrado em 1:100.000 (Baltazar & Silva 1996). A integração dos projetos supracitados, produto final destes convênios, é um SIG do mapa geológico integrado do Quadrilátero Ferrífero, a partir dos mapas 1:25.000 dos projetos USGS/DNPM e DNPM/CPRM (Baltazar et al. 2005). A base de dados geofísicos, essencial para realização do presente estudo, sintetiza as informações resultantes do Projeto Geologia do Quadrilátero Ferrífero (supra citado) e faz parte do Programa de Distritos Mineiros, do DNPM, e de Províncias Minerais, da CPRM, denominado Projeto Rio das Velhas (PRV). O PRV, um projeto cooperativo entre governo, indústria e cientistas de universidades, foi realizado entre setembro de 1992 e dezembro de 1995, e representa um dos maiores levantamentos geológico e geofísico aéreo de detalhe já realizado no Brasil. Para sua idealização, o PRV teve como principais atividades: (1) o levantamento aerogeofísico de detalhe, cobrindo o greenstone belt homônimo do projeto (1.700km2), com sensores magnetométricos, gamaespectométricos e eletromagnéticos de última geração e (2) o mapeamento geológico, em escala 1:25.000, de 1.800km2, recobrindo a maior parte do greenstone belt do Supergrupo Rio das Velhas (GBRV) (Zucchetti et al. 1996).
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O levantamento aerogeofísico do Projeto Rio das Velhas foi executado por helicóptero, no nível de detalhamento, com altura de vôo de 60m acompanhando o relevo do terreno, mantendo o sensor eletromagnético a uma altura de 30m sobre o terreno, o sensor magnético a 45m e o gamaespectrométrico a 60m – no interior da aeronave (Zucchetti et al. 1996). Objetivando racionalizar as operações de vôo e do processamento dos dados, em função das feições geológicas presentes na área recoberta, bem como devido às características do levantamento aerogeofísico de alta resolução conduzido por helicóptero de grande porte, Bell 212, a direção das linhas de vôo foi orientada perpendicularmente à direção preferencial das rochas dos Grupos Nova Lima e Maquiné, resultando na divisão de quatro blocos voadores com direções N40°W e N50°E, perpendiculares às estruturas geológicas e tão próximas quanto possível da direção do campo magnético terrestre (www.cprm.gov.br/aero/3000/aero3000.htm, acesso em 28/09/2011). A área em estudo encontra-se no bloco I, com linhas de produção N40°W e de controle N50°E (Figura 1.2). As linhas de produção tiveram espaçamento de 250m e as linhas de controle espaçamento de vôo com 5000m (Hildenbrand & Perez da Gama 1993 in Silva 1999).
Figura 1.2: Os blocos geofísicos do Projeto Rio das Velhas estão representados com suas respectivas direções de linha de vôo de produção. A área de estudos está hachurada sobre o Bloco I (modificado de Silva 1999).
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Para a aquisição dos dados aerogeofísicos (Zucchetti et al. 1996), utilizou-se um sistema eletromagnético constituído de cinco frequências (500, 935, 4175, 4600 e 33000hz), com pares de bobinas coaxiais e coplanares; um magnetômetro com bombeamento ótico de vapor de césio com precisão de 0,01nT; e um gamaespectrômetro com discriminação dos canais de U, Th, K e Contagem Total, com cristais detectores de 1024 polegadas cúbicas. Nos levantamentos eletromagnético e magnetométrico os equipamentos foram montados em "bird" e para o levantamento radiométrico instalados no interior do helicópero. Para a orientação da aeronave foi utilizado um sistema de navegação por satélite GPS - Global Positioning System, e um Radar Altimétrico, compatível com as especificações de vôo. Os dados levantados tiveram registros analógicos e digitais, gravados em fitas magnéticas, com todos os valores medidos em vôo e nas estações base. As amostragens tiveram intervalos de 0,1 segundos, para o levantamento magnetométrico e eletromagnetométrico, e de 1,0 segundos, para o levantamento gamaespectométrico. A base de dados de infraestrutura (rodovia, ferrovia e hidrografia) foi obtida do Comitê da Bacia Hidrografica do Rio São Francisco (CBHSF), os dados de municípios tem como fonte o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e a base de dados topográficos, com limites S20 e W44 (imagem ASTER GDEM), foi apanhada no site da National Aeronautics and Space Administration (NASA).
1.6 – Metodologia O presente trabalho consiste em uma série de etapas, iniciando com a pesquisa bibliográfica, para obtenção de dados geológicos (modelo de mineralização/estrutural/tectônico), e o embasamento teórico e prático do software Oasis Montaj 7.0.1 (sistema GEOSOFT S.A). A partir dos dados aerolevantados do Projeto Rio das Velhas (DNPM/CPRM), o arquivo ASCII foi importado para o Oasis Montaj 7.0.1 e, posteriormente, gerado um arquivo “.gdb”, pela rotina WINXY os dados foram processados apenas na área de interesse. Esta etapa possibilitou o destaque e identificação das anomalias na área de estudos, pela aplicação de filtros (Carneiro & Barbosa 2008).
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Para gerar os mapas, os dados foram interpolados pelo método de mínima curvatura, em uma malha regular de 300m. Em seguida, foram gerados mapas temáticos magnetométricos (campo total, campo anômalo, amplitude do sinal analítico, gradiente vertical de primeira e segunda ordem, gradiente horizontal em X e Y, continuação para cima), de radiométricos (canais de K, Th, U e Contagem Total; razões U/Th, U/K, Th/K; imagem ternária e parâmetro F) e eletromagnéticos (alta, intermediária e baixa frequência). Com a utilização do software ArcGis (versão 9.3), os mapas supracitados foram integrados em ambiente GIS, visando a interpretação qualitativa em subsuperfície. Com a versão livre do software Euler (versão 1.00), da School of Geosciences -University of the Witwatersrand, pela aplicação de deconvolução de Euler (2D), foi possível a interpretação quantitativa dos dados magnetométricos, a qual associada ao banco de dados geológico, teve por objetivo a estimativa da geometria 2D das estruturas geológicas em subsuperfície. Na etapa final foi realizado um levantamento de campo, na região de Caeté, Sabará e Raposos, especificamente sobre a Estrada de Ferro Central do Brasil (EFCB) – ramal Sabará / Caeté, para elaboração de perfil geológico, a ser integrado com o perfil de inversão.
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Madeira, T. J. A., 2011. Análise Qualitativa e Quantitativa Geológica/Geofísica Para Prospecção De Ouro Na Porção Nordeste Do QF, MG.
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CAPÍTULO 2 CONTEXTO GEOLÓGICO
2.1-Geologia Regional O Quadrilátero Ferrífero (QF) está localizado no limite meridional do Cráton São Francisco (CSF). Almeida (1977) descreve este cráton como uma entidade tectônica do Ciclo Brasiliano, limitado pelas frentes orogênicas do Neoproterozóico e por representar uma parte da crosta poupada do orógeno. Segundo este mesmo autor, o embasamento do cráton consolidou-se no final do Evento Transamazônico (rhyaciano/orosiriano).
Figura 2.1: Mapa geológico da porção meridional do cráton São Francisco destacando o Quadrilátero Ferrífero (greenstone belt Rio das Velhas e supracrustais do Supergrupo Minas), no limite do Cinturão Mineiro com a Faixa Aracuaí (extraído de Alkmim 2004).
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Almeida (1977), entendendo os crátons como unidades transitórias, documenta que o CSF teve um ancestral, denominado Cráton do Paramirim, estabilizado após o Evento Jequié (2,9 - 2,7Ga) e que este paleocráton teria suas margens retrabalhadas durante o Evento Transamazônico e, com menor abrangência, novamente no Evento Brasiliano. O CSF seria o resultado do Cráton do Paramirim com as acreções do Evento Transamazônico e a ação do Evento Brasiliano. Segundo Alkmim (2004), estudos realizados permitem a distinção de duas feições tectônicas no embasamento do cráton, que são: parte de um orógeno paleoproterozóico (transamazônico) e o seu antepaís. No extremo sul do cráton encontra-se preservada e exposta uma pequena porção do cinturão externo deste orógeno paleoproterozóico, o Cinturão Mineiro (Teixeira et al. 1996), onde se encontra em exposição o QF (Figura 2.1). O Cinturão Mineiro (Teixeira et al. 1996 in Alkmim 2004) envolve complexos metamórficos basais, unidades supracrustais dos Supergrupos Rio das Velhas e Minas, o Grupo Itacolomi, além de um substancial volume de granitóides arqueanos e paleoproterozóico (Figura 2.2). A maior parte do embasamento, no sul do CSF, é constituída por complexos metamórficos do tipo TTG’s (tonalito-trondhjemito-granodiorito), sendo os principais, denominados de acordo com a localidade homônima de ocorrência, como Bação, Belo Horizonte, Caeté, Bonfim, Santa Bárbara e Santa Rita. Estes complexos, às vezes presentes na forma dômica, são constituídos por gnaisses polideformados, metatonalitos à metagranitos, anfibolitos, rochas meta-ultramáficas, bem como pegmatitos formados em fácies anfibolito, gerados preferencialmente nos ciclos Arqueano e Transamazônico (Cordani et al. 1980). Todo componente arqueno que forma o substrato do Cinturão Mineiro, com exceção de granitóides juvenis, foi deformado e metamorfisado no curso do Evento Rio das Velhas, entre 2,78-2,7 Ga (Carneiro et al. 1998, Teixeira et al. 2000). O contato com as unidades supracrustais adjacentes em geral é tectônico.
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Figura 2.2: Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero com a representação simplificada das rochas do Grupo Nova Lima, alvo do presente trabalho (modificado de Alkmim & Marshak 1998). 11
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O Supergrupo Rio das Velhas (SGRV), alvo do presente trabalho, é atualmente dividido em três grupos, caracterizado por uma típica sucessão greenstone belt, o Grupo Quebra Osso, na sua porção basal, o Grupo Nova Lima, na porção intermediária, e o Grupo Maquiné, localizado no topo. O Grupo Quebra Ossos (Baltazar et al. 2005) é composto por associação de litofácies plutônicavulcânica, constituída principalmente por metakomatiíto, peridotito, serpentinito, formação ferrífera e filito carbonoso. Ladeira (1980) propôs dividir o Grupo Nova Lima em três unidades (da base para o topo): unidade metavulcânica, unidade metassedimentar química e unidade metassedimentar clástica. Segundo a Baltazar et al. (2005), o Grupo Nova Lima é composto principalmente por xisto verde metassedimentar e metavulcânico e filito com intercalações de quartzito, grauvaca, dolomito, talco xisto e formação ferrífera. O Grupo Maquiné, foi dividido nas Formações Palmital (O’Rourke 1957), basal, e Casa Forte (Gair 1962), no topo. Segundo Baltazar et al. (2005), o Grupo Maquiné consiste na Fm Palmital (Unidade Rio de Pedras), composta de quartzitos, quartzo-sericita xisto e xisto carbonoso, representando metaturbiditos proximais, e a Fm. Casa Forte (Unidades Chica Dona, Jaguará, Córrego do Engenho e Capanema), que representa uma litofácies não-marinha, de composição de rochas metassedimentares, que foram interpretadas como depósitos fluvioaluviais de rios entrelaçados. O vulcanismo félsico do Supergrupo Rio das Velhas tem idade de 2.776 Ma, sendo contemporâneo ao plutonismo granítico dos complexos metamórficos Caeté (Machado et al. 1992). Sobreposto aos TTG’s e ao SGRV encontra-se o Supergrupo Minas (SGM). O SGM (Baltazar et al. 2005) encontra-se dividido em cinco grupos, da base para o topo: Grupo Caraça (Fm Moeda e Fm Batatal), Grupo Itabira (Fm. Cauê e Gandarela) e o Grupo Piracicaba (Fm Cercadinho, Fm Fecho do Funil, Fm Taboões e Fm Barreiro), Grupo Sabará e o Grupo Itacolomi. Segundo Dorr (1969), o SGM tem como unidades basais quartzitos, filitos, rochas carbonáticas e formação ferrífera do tipo Lago Superior. Estas unidades registram o estabelecimento e evolução de uma margem passiva no “continente” Paramirim, recém consolidado (Alkmim & Marshak 1998). Noce (1995) e Machado et al. (1989) apresentam idade de 2,059 - 2,03Ma para o principal evento tectônico que afetou o SGM, durante o Transamazônico. De acordo com Crocco Rodrigues et al. (1989), as rochas do complexo Caeté foram submetidas a dois sitemas de cavalgamento, o Sistema de Cavalgamento Córrego do Garimpo e o Sistema de Cavalgamento Fundão. O primeiro é mais significativo na área de estudos, e encontra-se bem marcado em toda porção oeste e central do complexo e é caracterizado por rampas frontais de direção N-S e vergência para W.
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Dorr (1969) interpreta os Grupos Sabará e Itacolomi, respectivamente, como depósitos sin e pós-tectônicos em relação ao Evento Transamazônico (Alkmim & Marshak 1998). O Grupo Itacolomi é composto por metarenitos e metaconglomerados aluviais, e encontra-se assentado discordantemente sobre todas as demais unidades (Alkmim 2004). Em revisão geocronológica para o QF, Noce et al. (2007) indicam que (i) os complexos granito-gnáissicos derivados de protólito ígneo apresentam mais de 2,9Ga, (ii) durante o Neoarqueano três eventos granítico magmático afetaram a região, em cerca de 2,78-2,760, 2,72-2,70 e 2,60Ga, dois eventos félsicos magmáticos associados com a sequência greenstone belt são separadas no tempo (cerca de 3,03 e 2,772Ga), o mais jovem restrito a um grande evento magmático e tectônico, (iii) estudos de isótipos de Pb em depósitos de ouro do tipo lode indicam que o principal episódio de mineralização ocorreu em cerca de 2,8-2,7Ga, (iv) formações ferríferas do tipo Lago Superior foram depositadas a cerca de 2,5-2,4Ga, (v) a porção oriental do QF também foi afetada pela Orogênese Brasiliana (600-560Ga).
2.2-Geologia da área: greenstone belt Rio das Velhas – Bloco Caeté O estudo integrado de dados estruturais, petrográficos, petrológicos e de caracterização de campo do greenstone belt Rio das Velhas mostra que as unidades estão distribuídas segundo quatro grandes domínios litoestruturais, caracterizado por colunas estratigráficas distintas (Zucchetti & Baltazar 1998). Em vista disso, foi proposta, em caráter preliminar, a subdivisão da área de exposição do greenstone dentro do Quadrilátero Ferrífero em quatro blocos tectônicos (Figura 2.3), a saber: Bloco São Bartolomeu, na porção sul do Quadrilátero Ferrífero em torno do Complexo do Bação, separado do Bloco Nova Lima, ao norte, pela falha Bem-Te-Vi e do Bloco Caeté, a leste, pela falha de São Vicente; o Bloco Santa Bárbara no extremo leste; o Bloco Nova Lima, separado do bloco Caeté, a leste, pela falha de São Vicente; e o Bloco Caeté, alvo do presente estudo, na porção central do Quadrilátero Ferrífero.
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Figura 2.3: Na subdivisão estratigráfica do greenstone belt Rio das Velhas as unidades foram agrupadas em compartimentações tectônicas, denominados de: Nova Lima, Caeté, Santa Bárbara e São Bartolomeu, retratando ambientes petrogenéticos distintos (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998).
O Complexo Caeté compreende um corpo granito-gnáissico situado entre Caeté e a Serra das Cambotas, ocupando, aproximadamente, 23km2 na porção NE da folha Caeté, as rochas apresentam granulação média a grosseira estando, em geral, ligeiramente foliadas a, localmente, bem foliadas (Baltazar & Zucchetti 1998). É o único complexo do Supergrupo Rio das Velhas (SGRV) que apresenta a coluna completa, com todos os elementos de uma sequência greenstrone, desde as rochas metavulcânicas básicas-ultrabásicas basais, sequência metavulcanoclásticas e ressedimentadas até os metassedimentos clásticos grossos não-marinhos do Grupo Maquiné, com metamorfismo na fácies xisto verde (Baltazar & Zucchetti 1998). O Grupo Nova Lima, na a área de estudos (Tabela 2.1), é representado pelas unidades descritas abaixo, segundo Baltazar & Zucchetti (1998).
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GRUPO NOVA LIMA
Supergrupo Rio das Velhas
Tabela 2.1: Na tabela abaixo observam-se as unidades do Grupo Nova Lima presentes na área de estudos, com exceção da unidade Quebra Osso que é ausente (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998). Ambiência
Formação / Unidade
Litótipo
Associação metassedimentar clástica marinha (ressedimentada)
Mindá / Córrego do Sítio
Metaturbiditos arenosos e argilosos / Metagrauvacas, calcissilicáticas
Associação metavulcanosedimentar clástica
Mestre Caetano / Ribeirão Vermelho
Metagrauvacas, metavulcanoclásticas / Metavulcanoclásticas, metaturbiditos
Associação metassedimentar química
Morro Vermelho
Metavulcânicas, metapelitos, BIF`f
Ouro Fino
Metavulcânicas básicas e ultrabásicas
Quebra Osso
Metavulcânicas ultrabásicas / Sills básicosultrabásicos
Associação metavulcânica plutônica máfica-ultramáfica
A Unidade Ouro Fino, posicionada na porção basal, constituindo o assoalho oceânico sobre o qual se depositaram as demais unidades do Grupo Nova Lima na área de estudos, é constituída de derrames de metabasalto toleiítico maciço, localmente almofadado, variolítico e amigdaloidal, com diversificado grau de alteração. Em porções subordinadas ocorrem metaperidotito, metabasalto komatiítico, metatufo básico, metavulcânica ácida, metachert, formação ferrífera e xisto carbonoso. O metamorfismo é de fácies xisto verde com sedimentos depositados em ambiente vulcânico. A Unidade Morro Vermelho, de ambiente vulcano sedimentar-químico marinho, caracterizase pela presença abundante de formação ferrífera bandada e de metachert, intercalados com metabasaltos toleiíticos e komatiíticos e filito carbonoso. Em proporções subordinadas ocorrem metaepiclásticas finas (produzidas por intemperismo e erosão de rochas vulcânicas) e metavulcânicas de composição intermediária. As formações ferríferas têm micro e mesobandas de quartzo 15
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recristalizado em mosaico, alternadas com micro e mesobandas de opacos, caracterizados principalmente como magnetita total a parcialmente martitizada e sulfetos. A transição da unidade sotoposta para esta é feita pelo aumento gradativo de sedimentos químicos intercalados com metabasalto, a oeste de Caeté o contato é por falha de empurrão. Os contatos com as rochas das unidades superiores são por falhas de empurrão. A Unidade Ribeirão Vermelho é representada por rochas metavulcano-clásticas félsicas, que contêm delgadas intercalações de rochas metassedimentares de natureza psamítica e pelítica. As rochas metapiroclásticas predominam sobre as metassedimentares. Na Unidade Mestre Caetano há predomínio de metagrauvacas vulcanogênicas, com intercalações subodinadas de metatufos, metapelitos e raras ocorrências de formação ferrífera quartzosa, xisto carbonático vulcanogênico (Lapa Seca), metaconglomerado e metandesito. Corresponde a uma transição entre a Unidade Ribeirão Vermelho, vulcanoclástica, e as unidades Córrego do Sítio e Mindá, sedimentares. Onde observados, os contatos da unidade Mestre Caetano com a unidade Ouro Fino, Mindá e Córrego do Sítio, além dos metassedimentos do Grupo Maquiné são por falhas de empurrão. Constituida por de metapelitos bandados com lentes subordinadas de metapsamitos, além de delgados níveis de xistos cabonosos e FFB, a Unidade Córrego do Sítio exibe bandas centimétricas e decimétricas que caracterizam ciclos deposicionais granodecrescentes em sequências rítmicas de até 1m de espessura. A granulação varia desde média, nas porções basais quartzosas do ciclo, até fina nas fácies micáceas superiores, caracterizando uma natureza sedimentar com deposição por correntes de turbidez em ambiente marinho. É constante a presença de níveis delgados de xisto carbonoso, com espessuras variadas, intercalados na sequência. Zonas de alteração hidrotermal estão presentes nesta unidade e são comuns nas interfácies entre um ciclo deposicional e outro. A composição mineralógica predominante é clorita, mica branca e quartzo, com acessórios opacos rutilo e zircão. Por vezes, o xisto carbonoso mostra um bandamento milimétrico, onde se intercalam bandas quartzosas e micáceas. Algumas amostras têm até 90% de clorita e são interpretadas como produtos de alteração metamórfica-hidrotermal. O contato desta unidade se faz, eminentemente, por falhas de empurrão. Na porção superior da coluna estratigráfica local está a Unidade Mindá, representada por intercalação de metapsamitos e metapelitos com predomínio dos primeiros. Subordinadamente associam-se delgados níveis de xisto cabonoso e FFB. A unidade é caracterizada ainda pelo bandamento composicional, acamamento gradacional, presença de muscovita em agregados centimétricos, grande quantidade de quartzo de segregação, escassez de estruturas sedimentares. O contato com a Unidade Córrego do Sítio é transicional, delineado pelo predomínio dos litótipos de 16
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uma unidade sobre os da outra, sendo as duas unidades de ambiente sedimentar marinho. Na quadrícula Caeté, a Unidade Ribeirão Vermelho está superposta tectonicamente à Unidade Mindá.
2.2.1 - Evolução Estrutural no greenstone belt Rio das Velhas Dois eventos deformacionais, durante o evento Transamazônico, são interpretados no greenstone belt Rio das Velhas (Alkmim et al. 1994, Alkmim & Marshak 1998, CPRM 2011, Zucchetti & Baltazar 1998), sendo as duas manifestações distintas. A primeira geradora de dobras e falhas de empurrão NE-SW com transporte tectônico de SE para NW (D1), relacionado a uma compressão responsável pelo desenvolvimento de um cinturão de dobras e falhas com vergência para noroeste, durante o encerramento de uma bacia de margem passiva (2,125Ga) que havia se iniciado ao longo das margens de uma massa continental pré-existente, a cerca de 2,5Ga. A segunda fase, do ciclo Transamazônico, é caracterizada por estruturas extensionais relacionadas ao desenvolvimento dos domos granito-gnáissicos (D2) contra as rochas supracrustais (2,095Ga), entendido como um colapso orogenético do evento Transamazônico. Conglomerados inter-montanhas podem ter se formado durante o colapso com a colocação das cúpulas granito-gnáissicas. Ao final do Mesoproterozóico, houve a formação de uma bacia oceânica a leste do atual Cráton São Francisco, com efeito, o orógeno Transamazônico, no Quadrilátero Ferrífero, provavelmente represente o estágio colisional e de colapso de um ciclo de Wilson durante o Paleoproterozóico. Este evento (D3), de natureza extencional denominado “rifte” do Espinhaço, foi responsável por abertura de bacia e pela intrusão de diques de diabásio que cortam as rochas do Quadrilátero Ferrífero. O quarto evento (D4) apresenta natureza compressional, estruturas com direção N-S, bem caracterizado na borda leste do Quadrilátero Ferrífero. Conhecido como Orógeno Brasiliano (0,7-0,45Ga), está associado um metamorfismo progressivo regional da fácies xisto-verde médio e um cinturão de dobras e falhas vergentes para oeste, foi responsável pela formação do supercontinente Gondwana, evento de colagem continental. O evento D4 é o mais notável no interior do QF, dominando todo setor oriental, sendo representado regionalmente por foliação com direções NW, NS e NE com mergulhos medianos para leste, direções relacionadas a rampas oblíquas e frontais dos fronts de empurrão aos quais esta foliação está relacionada (Figura 2.4). As lineações minerais e de estiramento associadas têm direção geral E-W a WNW-ESE, caracterizando transporte tectônico de leste para oeste em uma deformação tangencial, compressiva, do tipo fold-thrust, de natureza dúctil e rotacional. (Zucchetti & Baltazar 1998). 17
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Figura 2.4: A figura apresenta o modelo conceitual esquemático da evolução estrutural proposta para o greenstone belt Rio das Velhas (modificado de Zucchetti & Baltazar 1998).
Alguns lineamentos do Quadrilátero Ferrífero (e.g. Juca Vieira, Areão Tapera e São Vicente) embora reativados no ciclo Brasiliano, teriam sido gerados durante o evento deformacional D1, configurando antigos empurrões. Tal hipótese se baseia em algumas observações, ainda inconclusivas, mas que devem ser consideradas principalmente em relação ao lineamento de São Vicente (Zucchetti & Baltazar 1998). Algumas de suas características peculiares estimulam tal hipótese: mineralizações auríferas ao longo de toda a sua extensão; geometria configurando traço retilíneo, diferentemente dos lineamentos brasilianos encurvados em arco côncavo para leste; sua sobreposição pelo Sistema Fundão-Cambotas na terminação do Anticlinal de Mariana; seu paralelismo com o Sinclinal Vargem do Lima (Gair 1962), calha de deposição dos sedimentos clásticos não marinhos (litorâneos e fluviais) do Grupo Maquine (idade arqueana). Portanto, estes lineamentos teriam sido gerados quando da inversão da bacia, indicada por grandes dobras recumbentes com eixos de mesma direção (NW-SE) e vergência para sul. As estruturas descritas acima condizem com um evento de encurtamento crustal, onde blocos localizados ao norte foram erguidos em relação aos do sul (Correa Neto & Baltazar 1995).
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Nas imediações de Morro Vermelho há uma extensa faixa milonítica configurando um leque de orientação geral E-W, abrindo-se na extremidade oeste nas direções NW e SW. É interpretada como uma zona de empurrões, representados pelas falhas de Caeté, ao norte, e do Ribeirão da Prata, ao sul. Foi gerada pelo avanço diferenciado (de E para W) destes dois fronts, com este último sobrepondo-se ao primeiro, proporcionando extensa rampa lateral E-W com mergulhos moderados a baixos para sul e lineação mineral/estiramento sub-horizontal, paralelizada à direção da foliação (Zucchetti & Baltazar 1998). Este evento deformacional é atribuído ao ciclo Brasiliano (Alkmim et al. 1994), sendo os diversos fronts de empurrão progressivamente mais novos de oeste para leste, em sentido oposto ao de transporte tectônico (Baltazar et al. 1995). Como manifestações tardias do Brasiliano, são comuns por todo greenstone belt Rio das Velhas, clivagens de crenulação/fratura de direções gerais NS e EW, subverticais; eixos de crenulação com estas direções ocorrem onde as clivagens não se desenvolveram. Posteriormente a estas, são comuns falhas rúpteis segmentando os fronts de empurrão.
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Figura 2.5: Mapa geológico gerado em ambiente GIS, incluindo as folhas Caeté e Belo Horizonte, com a estruturação da área (Baltazar et al. 2005). 20
CAPÍTULO 3 GEOLOGIA DO DEPÓSITO DE OURO DE LAMEGO
Durante os séculos XVIII e IX, o Brasil liderou a produção mineral de ouro, principalmente da região do Quadrilátero Ferrífero (QF) (Vial et al. 2007a). O ouro foi produzido em várias minas, sendo a maioria dos depósitos hospedados no Grupo Nova Lima, arqueano. O ouro ocorre em corpos de minério sulfetados, maciços a disseminados, em metacherts, formações ferríferas bandadas e em veios de quartzo de várias idades e condicionamentos estruturais (Tavares 1998). Nas últimas quatro décadas, o QF teve intensa exploração de ouro, tanto greenfields (identificação de novos depósitos) quanto brownfields (no entorno da mina), resultando na descoberta e abertura de várias minas de ouro, como Cuiabá, São Bento, Brumal, Córrego do Sítio, Roça Grande, Moita, Lamego, Juca Vieira e Boa Vista (Figura 3.1) (Vial et al. 2007a). A descoberta de todos estes depósitos foi resultado de reavaliações de trabalhos antigos. Novas descobertas só serão feitas através da integração de todos os dados disponíveis e a maior compreensão dos processos metalogenéticos e controles sobre a mineralização (Vial et al. 2007a).
Figura 3.1: No mapa geológico da região de Caeté, Sabará e Raposos observa-se a localização das principais minas de ouro (gerado no software ArcGis, versão 9.3).
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Os depósitos de ouro do QF podem ser classificados em dois grupos principais com base na rocha hospedeira (Vial et al. 2007b). O primeiro grupo (A) está hospedado no greenstone belt Rio das Velhas, de idade arqueana. O segundo grupo (B) é hospedado principalmente nas rochas do Grupo Caraça (Supergrupo Minas), de idade paleoproterozóica. O primeiro grupo (A) pode ser subdividido em seis tipos: i.
ouro associado com formação ferrífera bandada (FFB), composta por camadas alternantes de sulfeto e carbonato, com predominância de pirita (e.g., Lamego) ou pirrotita, mas em todo lugar acompanhado de arsenopirita;
ii.
associação de ouro com lapa seca (termos utilizados pelos mineiros para rochas compostas por ankerita/dolomita ferromagnesiana, quartzo e plagioclásio), caracterizado por corpos de minério de sulfeto maciço juntamente com veios de quartzo;
iii.
ouro associado com veios de quartzo, geralmente apresentando zona de alteração hidrotermal
simétrica, que exibem fina borda composta por sulfetos, principalmente pirita (e.g., Juca Vieira); iv.
ouro associado com sulfeto disseminado e vênulas de quartzo;
v.
associação de ouro com anfibolito, em que a mineralização ocorre em camadas alternantes de sulfeto e anfibólio;
vi.
ouro associado com sulfetos de metais base, disseminado a maciço; O segundo grupo (B) pode ser dividido em três tipos:
i.
associação de ouro com arsenopirita-turmalina bordejando veios de quartzo;
ii.
depósito de Au-Pd associado com itabiritos do Supergrupo Minas. A alteração hidrotermal é definida por especularita, quartzo, caolinita, óxido de Mn e talco, com ouro livre;
iii.
depósito de ouro hospedado em sedimentos proterozóicos, tipo Witwatersrand em
conglomerados do Grupo Caraça.
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A Mina de Lamego é uma das mais importantes jazidas de ouro orogenéticos do greenstone belt Rio das Velhas, e uma das maiores jazidas de ouro hospedadas em FFB da Folha Caeté do Projeto Rio das Velhas (Vial et al. 2007a). Segundo Baltazar e Zuchetti (2005), as rochas basais do Grupo Nova Lima, constituídas por associações vulcano-químicas e clástica-química-sedimetar, hospedam a jazida. A unidade FFB-chert Lamego, com espessura de 1 a 10m, situa-se entre rochas vulcânicas máficas no footwall e pelitos carbonosos no hanging wall do depósito (Tabela 3.1) (Ribeiro-Rodrigues 1998). Segundo Martins et al. (2011), da base para o topo, a sequência litoestratigráficas é metandesito, formação ferrífera bandada, metachert, filitos carbonosos e sericita.
Tabela 3.1: A tabela apresenta a sequência de rochas do depósito de Lamego (modificado de Martins et al. 2011).
A estrutura da jazida é dominada por uma grande dobra isoclinal, definida pela FFB/chert Lamego, com mergulho para sudeste (Figura 3.2; Vial et al. 2007b). As rochas mais antigas ocupam a porção central, da estrutura cilíndrica de Lamego, de tal forma que as bandas composicionais são invertidas na porção sul. Todos os tipos litológicos apresentam-se regionalmente com foliação planoaxial penetrante, localmente foliação milonítica 98°/50° (Vial et al. 2007b).
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A lineação de estiramento é a característica linear mais importante (110°/30°), sendo expressa pela orientação preferencial de minerais alongados, paralelos aos eixos de dobras e cortando a xistosidade e a foliação regional (Vial et al. 2007b). Segundo Martins et al. (2011), a estrutura dominante na Mina de Lamego é uma dobra antiformal, reclinada, tipo-2 (isógonas paralelas) na classificação de Ramsay (1967), com um perímetro de 4,8km aflorante, e eixo da dobra NW-SE (Figura 3.3).
Figura 3.2: Mapa geológico simplificado do depósito de Au de Lamego apresentando as principais unidades litoestratigráficas e os corpos mineralizados (modificado de Vial et al. 2007b).
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Figura 3.3: Representação em bloco diagrama da Mina de Lamego com os respectivos corpos mineralizados em ouro (modificado de Martins et al. 2011).
Segundo Martins et al. (2011), a mineralização de ouro é controlada por estruturas pinchand-swell, sendo que estes podem desenvolver boudins, e geralmente exibir um formato de “tabletes de chocolate” com atenuação em duas direções perpendiculares (100-150°/35-60° e 190-220°/1025°). Estas estruturas ocorrem em escala centimétrica a hectométrica e são comumente encontrados como veios de quartzo fumê “boudinado” e boudins de várias rochas hospedeiras mineralizadas, este controle estrutural difere do que é considerado, normalmente, como o principal modelo de depósito arqueano do QF, onde a mineralização está associada a dobras e/ou estiramento unidirecional (Martins et al. 2011). O teor econômico da mina de ouro está relacionado a três principais corpos de minério (Arco da Velha, Cabeça de Pedra e Queimada), totalmente confinada em uma única camada de FFB mineralizada (Vial et al. 2007b). Corpos mineralizados subordinados ocorrem próximo ao contato da rocha hospedeira com a camada de FFB aurífera. Os componentes dominantes das FFB e cherts contendo Au no QF estão alternados com camadas de quartzo-carbonato (siderita, ankerita, quartzo, calcita e Fe-dolomita), e camadas de chert que variam de espessuras milimétricas à escala métrica (Vial et al. 2007b). 25
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A maior parte dos corpos mineralizados em ouro está associada com camadas de sulfeto, e o ouro é parte integral da alteração da rocha e diretamente relacionado com a sulfetação (Vial et al. 2007b). As camadas variam na espessura de alguns milímetros até 1m, podendo ser subparalelas a xistosidade, sendo atravessadas por veios de quartzo e vênulas de calcita. Sulfetação extensa transmitiu um estilo aparentemente estratiforme para as porções mineralizadas da unidade FFB-chert (Vial et al. 2007b). As FFB/chert rico em sulfetos consistem de 20-90% em peso de sulfetos e uma quantidade maior de quartzo e carbonatos (principalmente siderita, dolomita e Fe-ankerita), o mineral de sulfeto predominante é a pirita (Vial et al. 2007b). Grãos de ouro possuem mais de 80µm de diâmetro e geralmente ocorre como inclusões em sulfetos ou em interfaces de sulfeto, em algumas jazidas o ouro livre é significativo (Vial et al. 2007b). Martins et al. (2011) descrevem as principais estruturas na Mina de Lamego. 1) A estrutura primária planar (S0) de Lamego são bandamentos gradacionais e composicionais. A direção preferencial de mergulho do S0 é principalmente para SE (Figura 3.4).
Figura 3.4: Projeção estereográfica mostrando a atitude da xistosidade (S0). (a) Nível 1 dos corpos Queimada, Arco da Velha e Cabeça de Pedra; (b) nível 2 do corpo de Arco da Velha; (c) níveis 1 e 2 do corpo mineralizado de Carruagem (extraído de Martins et al. 2011).
2)
A foliação S1-2 é a estrutura planar mais visível na mina, e constantemente paralela ou subparalela ao plano de acamamento (S0). A lineação L1-2 está sobre o plano da foliação S1-2 (Figura 3.5), caracterizado pela interseção deste plano com o de acamamento. A L1-2 é paralela a: (i) eixo de dobras F2; (ii) lineação mineral (Lm1-2), principalmente quartzo e carbonato; (iii) lineação de estiramento mineral (Le1-2), e (iv) estrias.
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Figura 3.5: Projeção estereográfica representando a foliação S1-2 e a lineação L1-2. (a) Nível 1 do corpo mineralizado de Queimada e níveis 1 e 2 do corpo de Cabeça de Pedra; (b) nível 1 do corpo Arco da Velha; (c) nível 2 do corpo Arco da Velha; (d) nível 1 e 2 do corpo de Carruagem. (extraído de Martins et al. 2011)
3)
A maior parte das falhas e zonas de cisalhamento apresenta mergulho maior que 30°. Localmente, as falhas no xisto grafitoso variam seu ângulo de mergulho de 30-90°. Zonas de cisalhamento ocorrem em todas as camadas xistosas e ao longo de contatos litológicos, de escala centimétrica a métrica. Na projeção estereográfica, as falhas são distribuídas no grande círculo (Figura 3.6), perpendicular aos eixos de dobras.
Figura 3.6: Projeção estereográfica representando falhas e zonas de cisalhamento. (a) Níveis 1 e 2 das jazidas de Arco da Velha e Cabeça de Pedra; (b) nível 2 de Carruagem (extraído de Martins et al. 2011). 27
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Segundo Martins et al. (2011), em considerações sobre a geologia estrutural, a evolução estrutural de Lamego é associada com os eventos D1-D2, caracterizado por deformação progressiva dúctil, e D3 em ambiente dúctil-rúptil. Apesar de ter seu eixo no mesmo quadrante que as lineações, as dobras diferem destas pelo ângulo variável entre 15-60°, os maiores ângulos na jazida de Carruagem. As altas variações no corpo de minério de Carruagem são provavelmente relacionadas à existência de uma zona transpressiva em rampa oblíqua. Por outro lado, as estruturas na jazida de Queimada podem representar tectonismo relacionado com uma rampa frontal, enquanto a jazida Cabeça de Pedra seria o fechamento de dobras (Figura 3.7). As jazidas mais ricas são claramente associadas com fechamento de falhas do evento D1-2, de tal forma que a orientação dos eixos de dobras controla o mergulho dos depósitos (Figura 3.8). A estrutura pinch-and-swell estaria associada com achatamento posterior sofrido por camadas dobradas, e que aparentemente foi mais intenso na zona de rampa obliqua, como mostra o corpo de minério Carruagem. Este modelo difere do que normalmente indicado para outros depósitos mineral de ouro arqueanos, na região do QF, em que a mineralização é geralmente associada com dobras e/ou alongamento unidirecional.
Figura 3.7: A figura representa o mapa da superfície do depósito de Lamego, com indicação das jazidas, sua projeção em profundidade e a disposição estrutural entre a falha e a direção de foliação (extraído de Martins et al. 2011). 28
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Figura 3.8: Projeção estereográfica apresenta a dispersão de eixos de dobras e o mergulho dos corpos mineralizados (modificado de Martins et al. 2011).
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CAPÍTULO 4 MÉTODOS GEOFÍSICOS
A investigação geofísica do interior da Terra envolve realizar medidas em sua superfície ou próximo a ela. Essas medidas são influenciadas pela distribuição interna das propriedades físicas da crosta terrestre, que apresenta variação vertical e lateralmente. O contraste nas propriedades físicas pode se referir, de acordo com Gouvea & Costa e Silva (1995), ao material sob investigação e à sua encaixante, ao material de ocorrência associado àquele sob investigação e à sua encaixante e às interfaces de estruturas favoráveis à acumulação do material buscado. Os levantamentos geofísicos, embora algumas vezes passíveis de grandes ambiguidades ou incertezas na interpretação, proporcionam um meio relativamente rápido e barato de se obter informações distribuídas em área da geologia de subsuperfície. Corretamente aplicado, o levantamento geofísico pode aperfeiçoar ao máximo os programas de exploração mineral, pela maximização da taxa de cobertura da área e pela minimização das perfurações requeridas (Kearey et al. 2009). Os métodos aqui apresentados fazem uso dos campos naturais (potenciais) da Terra e artificiais (injetados), procurando por perturbações localizadas que possam ser causadas por feições geológicas ocultas de interesse econômico ou não.
4.1 - Magnetometria O levantamento magnetométrico investiga as anomalias de campo magnético da Terra com base nas propriedades magnéticas das rochas em subsuperfície. Certos tipos de rochas contêm minerais magnéticos o suficiente para produzir anomalias magnéticas que permitem a distinção entre litologias, através da susceptibilidade magnética pela distribuição de seus minerais ferromagnéticos (Silva & Barbosa 2011).
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Todas as substâncias são magnéticas numa escala atômica. Cada átomo age como um dipolo, em razão do spin de seus elétrons e da trajetória orbital dos elétrons ao redor do núcleo. A teoria quântica permite que dois elétrons existam no mesmo estado (ou casca de elétrons) desde que seus spins estejam em direções opostas. Dois elétrons de spins opostos, chamados de elétrons pareados, têm os momentos magnéticos de seus spins cancelados. Nas substâncias paramagnéticas, as cascas de elétrons são incompletas, de modo que um campo magnético resulta do spin de seus elétrons não pareados. Quando colocados num campo magnético externo, estes sofrem rotação, produzindo um campo no mesmo sentido do campo aplicado e, assim, a susceptibilidade é positiva (um efeito relativamente fraco) (para maiores informações consultar Halliday et al. 1996, capítulo 32 – Magnetismo da Matéria: Equações de Maxwell). Em pequenos grãos de certas substâncias paramagnéticas os dipolos associados aos spins dos elétrons não pareados são magneticamente acoplados entre átomos adjacentes. Nos materiais ferromagnéticos os dipolos são paralelos, gerando uma magnetização espontânea muito forte, podendo existir mesmo na ausência de um campo magnético externo, e uma susceptibilidade muito alta (e.g. Fe, Co e Ni, raramente de ocorrência natural na crosta terrestre). Nos materiais antiferromagnéticos (e.g. a hematita) o acoplamento dos dipolos tem igual número de dipolos em cada sentido, sem efeito magnético externo. Defeitos no retículo cristalino de um material ferromagnético podem gerar uma pequena rede magnetizada (antiferromagnético parasita), a união dos dipolos é similarmente antiparalela, mas a intensidade de dipolos em cada direção não é igual, podendo exibir uma forte magnetização espontânea e uma alta susceptibilidade (Kearey et al. 2009, Fernandez 2004). Rochas e minerais podem apresentar, além da magnetização induzida, uma magnetização remanescente adquirida durante o período em que a rocha esteve exposta a um campo magnético diferente do atual, essa magnetização remanescente pode ser mais intensa do que a magnetização induzida atual, influenciando proporcionalmente a magnetização resultante da soma vetorial das duas (Fernandez 2004, Oliveira 2005, Campbell 2001).
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Os minerais magnéticos mais comuns são a magnetita, pirrotita e ferro nativo ou ligas de FeNi-Co. Estes minerais nos fornecem anomalias magnéticas devido às sua susceptibilidade magnética elevada ou devido à sua alta magnetização remanescente (Fernandez 2004). A magnetita é responsável por cerca de 99% das anomalias magnéticas e é um mineral acessório que está presente na maioria das rochas (raramente não ultrapassa 1% do total do volume da rocha). Embora o tamanho, a forma e a dispersão dos grãos magnéticos em uma rocha afetem seu caráter magnético é razoável classificar o comportamento magnético das rochas de acordo com seu conteúdo global de magnetita (Fernandez 2004, Kearey et al. 2009). Perturbações locais, provocadas pela interferência no campo magnético principal, são produzidas pelas rochas da crosta terrestre e caracterizadas por diferentes relevos magnéticos, em função da susceptibilidade magnética das rochas. Quanto maior a concentração de minerais magnéticos, associado à extensão, comprimento, profundidade, inclinação e latitude do corpo magnético, mais acentuado torna-se o relevo magnético (Fernandez 2004, Rojas 2008). Dessa forma, rochas sedimentares (a exceção de formações ferríferas) apresentam relevos magnéticos suaves, enquanto rochas ígneas com magnetita produzem um relevo magnético acidentado nos mapas de contorno magnético, e as rochas metamórficas, em função do protólito e das alterações provocadas pelos processos metamórficos, podem apresentar relevos suaves, moderados ou acidentados (Fernandez 2004). Diques, soleiras e corpos de minério de magnetita são causas comuns de anomalias magnéticas. De acordo com Thomas (2001), de uma forma geral as rochas básicas apresentam valores altos de susceptibilidade magnética, as rochas ácidas valores baixos e a susceptibilidade das rochas sedimentares é, comumente, muito baixa (Figura 4.1). Uma série de feições, como mudanças litológicas, variação na espessura de unidades magnéticas, falhamentos, dobramentos e relevo topográfico, podem produzir anomalias magnéticas (e.g. diques máficos apresentam magnetização maior que a rocha encaixante) e uma quantidade significativa de informações da análise qualitativa de mapas do campo magnético residual e regional (Fernandez 2004). A anomalia provocada no campo magnético produzida por corpos geológicos portadores de minerais magnéticos é função da orientação do corpo em relação ao campo magnético indutor, da forma, mergulho e da magnetização do corpo (Fernandes 2004, Rojas 2008). As anomalias podem variar, em amplitude, de umas poucas dezenas de nT sobre embasamentos metamórficos profundos, a várias centenas de nT sobre intrusões básicas, e podendo atingir uma amplitude de vários milhares de nT sobre depósitos de magnetita (Kearey et al. 2009).
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Figura 4.1: O histograma apresenta os valores médios e os intervalos de susceptibilidade dos tipos de rocha mais comuns (modificado de Kearey et al. 2009).
A partir do campo anômalo, diversas ferramentas são utilizadas para pesquisar as mais diversas situações. A Amplitude do Sinal Analítico (ASA) centraliza as anomalias simetricamente em relação à fonte, simplificando a resposta dipolar do campo magnético (Silva & Barbosa 2011), é apropriado para as anomalias magnéticas brasileiras e produto padrão nas licitações do serviço geológico brasileiro. Pela Transformada de Fourier, correlacionando freqüência e profundidade, é possível distinguir características divergentes de uma determinada região. Dentre os métodos potenciais as filtragens se destacam pela versatilidade, sendo utilizados individualmente ou em associação com outros filtros e ferramentas (Silva & Barbosa 2011), academicamente subdividido em três grupos, descrito na Tabela 4.1.
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Tabela 4.1: Na tabela estão presentes os filtros de Fourier e suas finalidades geofísicas (modificado de Silva & Barbosa 2011).
Os mapas interpretados mostram unidades magnéticas e não-magnéticas dobras e falhas que afetam certas rochas e intrusões ígneas metamórficas e sedimentares. As medidas magnéticas podem fornecer informações sobre alinhamentos estruturais, contatos geológicos, limites de bacias sedimentares e parâmetros de um corpo mineralizado (susceptibilidade, profundidade, dimensão, mergulho), na exploração é necessário o conhecimento dos principais modelos de depósitos minerais para que se caracterize uma região favorável para a pesquisa (Gouvea & Costa e Silva 1995, Fernandez 2004), ainda, o método de magnetometria fornece informações de sub-superfície, permitindo inferir atitudes e dimensões de corpos não aflorantes. A interpretação de anomalias magnéticas utiliza campo potencial natural baseado nas leis de atração segundo o inverso do quadrado. A anomalia magnética de um corpo finito invariavelmente contém elementos positivos e negativos gerados pela natureza dipolar do magnetismo, a intensidade de magnetização é um vetor e a direção de magnetização em um corpo controla de perto a forma de sua anomalia magnética (Kearey et al. 2009). Os mapas aeromagnetométricos fornecem bons indícios acerca da geologia e das estruturas de uma grande região com base na avaliação das formas e tendências das anomalias.
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Um método mais rigoroso para determinação da profundidade de fontes magnéticas deriva de uma técnica conhecida como deconvolução de Euler, que é a medida da taxa de variação de um campo com a distância e assume diferentes valores para diferentes tipos de fontes magnéticas. Baseando-se na equação homogênea de Euler, Thompson (1982) iniciou uma série de estudos, que se estendem até os dias atuais, correlacionando a distribuição de densidade e/ou heterogeneidade de susceptibilidade magnética das fontes geradoras com sua geometria em profundidade (Barbosa & Silva 2005). Sem interferência de outras fontes ou ruídos, qualquer anomalia magnetométrica (ou gravimétrica) produzida por uma fonte pontual tridimensional satisfaz a equação homogênea de Euler:
(x-x0)
+ (y-y0)
+ (z-z0)
= -ηT
Equação 4.1
Onde T(x,y,z) é a anomalia do campo total produzida por uma fonte pontual tridimensional situada nas coordenadas x0, y0, z0 de um sistema cartesiano destral. η é uma medida da taxa de decaimento da intensidade do campo com o aumento da distância entre a fonte e o ponto medido. Este parâmetro é um indicador da forma geométrica da anomalia e por isso recebe o nome de índice estrutural (Reid et al. 1990). Tem-se então que, a Deconvolução de Euler é um processo de inversão pelos mínimos quadrados, que a partir dos valores do campo magnético anômalo e de um índice estrutural (Tabela 4.2) escolhido, busca resolver as equações de Euler, gerando breves soluções da profundidade e da posição geográfica das diversas fontes magnéticas existentes na área de um levantamento (Reid et al. 1990, Silva & Barbosa 2011). Tabela 4.2: A tabela apresenta a relação do índice estrutural com os modelos físico e geológico (modificado de Reid et al.1990). Índice Estrutural
Modelo Físico
Modelo Geológico
1,0
Monopolo
Contato
1,5
Dipolo
Dique Fino
2,0
Prisma
Dique
2,5
Cilindro
Pipe
3,0
Esfera
Diápiro
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4.2 – Método Eletromagnético Quando uma variação de campo ocorre fora de um condutor elétrico, tais como o campo de tempestades geomagnéticas acima da Terra condutora, um campo secundário é induzido a fluir no condutor (Campbell 2001), quanto maior o período de oscilação do campo de origem (campo externo), mais profunda será a penetração do campo (campo interno) no material condutor. A ciência da física nos diz que, por natureza, cada campo magnético existe com um campo elétrico, e esse par de campos é denominado campo eletromagnético. Os métodos de levantamento eletromagnéticos fazem uso da resposta de subsuperfície à propagação de campos eletromagnéticos, que são compostos por uma intensidade elétrica alternada e por uma força de magnetização. Um campo eletromagnético primário propaga-se da bobina transmissora para a bobina receptora via trajetórias tanto acima quanto abaixo da superfície, não há necessidade de contato galvânico do transmissor ou do receptor com o terreno (Gouvea & Costa e Silva 1995). Na presença de um corpo condutor, a componente magnética do campo eletromagnético que penetra o solo induz correntes alternadas (correntes parasitas), que geram seus próprios campos secundários (com amplitude distinta e defasada, mas com a freqüência constante) que se propagam até o receptor. A diferença entre o campo eletromagnético transmitido e recebido revela a presença do condutor e fornece informações sobre sua geometria e suas propriedades elétricas (Kearey et al. 2009, Campbell 2001). A estrutura complexa da crosta terrestre, acima do manto, resulta em ampla variação lateral da condutividade elétrica das rochas (Lowrie 2007). A corrente elétrica passa através de um material por três modos diferentes: por via eletrônica, dielétrica ou condução eletrolítica. A condução eletrônica é típica de metais, que apresentam elétrons livres com velocidade média alta. Quando um campo elétrico é aplicado, os elétrons adquirem uma velocidade drift comum, que é sobreposta em seus movimentos aleatórios (se movendo em uma velocidade muito menor na direção do campo). A resistividade é determinada pelo tempo livre médio entre colisões. Se o arranjo atômico causar freqüentes colisões resultará em baixa resistividade, a energia perdida nas colisões aparece na forma de calor (Lowrie 2007, Halliday et al. 1996).
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A resistividade de minerais é maior do que de um condutor e menor do que a de um isolante, essa propriedade é denominada semicondução. Silicatos contêm menos elétrons de condução que um metal, mas os elétrons não são rigidamente ligados aos átomos como um isolante. A energia necessária para liberar elétrons adicionais de seus átomos não é grande, e excitação térmica é suficiente para lhes permitir uma semicondução eletrônica. O elétron liberado deixa um buraco no nível de valência da estrutura atômica, que se comporta como uma carga positiva (Halliday et al. 1996, Lowrie 2007). Cristais naturais também contêm átomos impuros, podendo ter valência diferente do que o exigido pela rede de equilíbrio de carga. As impurezas são buracos ou excesso de elétrons que compõe o semicondutor impuro. Em altas temperaturas os íons liberam-se de suas redes se comportando como íons em um eletrólito e dão origem a correntes elétricas por semicondução iônica. A diferença de potencial entre um semicondutor produz uma corrente elétrica formada por fluxos opostos de elétrons negativos e buracos positivos. Se a maior parte da corrente for produzida por elétrons negativos o semicondutor é chamado do tipo-n e se os buracos positivos predominarem o semicondutor é dito do tipo-p (Lowrie 2007). A condução dielétrica ocorre em isolantes, que não contêm elétrons livres. Normalmente, os elétrons são distribuídos simetricamente em torno de um núcleo. No entanto, um campo elétrico desloca os elétrons na direção oposta a do campo, enquanto o núcleo pesado desloca-se ligeiramente na direção do campo. O átomo ou íon adquire uma polarização elétrica e age como um dipolo elétrico (Halliday et al. 1996, Lowrie 2007). A flutuação na polarização de carga elétrica contribui para corrente elétrica, modificando a condutividade efetiva/resistividade, esse efeito depende fortemente da freqüência do campo alternado de indução. Quanto maior a freqüência maior o efeito de condução dielétrica. Alguns métodos geoelétricos utilizam sinais na faixa de áudio-freqüência, onde a condução dielétrica é insignificante, mas radar de penetração no solo utiliza freqüências na faixa de MHz a GHz e depende de contrastes dielétricos (Lowrie 2007). A condução eletrolítica ocorre em soluções aquosas que contêm íons livres. A molécula da água é polar (ou seja, possui um momento de dipolo elétrico permanente) com um forte campo elétrico que quebra as moléculas de sais dissolvidos em íons de carga positiva e negativa. Os íons no eletrólito são mobilizados por um campo elétrico, que faz com que flua uma corrente. Carga elétrica é transportada por íons positivos em direção do campo e íons negativos na direção oposta. A corrente elétrica no eletrólito envolve transporte físico de material (íons), que resultam em colisões com as moléculas do meio (eletrólito), causando resistência ao fluxo. A condução iônica é, consequentemente, mais lenta do que a condução eletrônica (Halliday et al. 1996, Lowrie 2007).
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As propriedades físicas das rochas mais importantes para os levantamentos elétricos são a permissividade (para o georadar) e a resistividade (para a condutividade). A corrente elétrica é conduzida através de uma rocha, principalmente, pela passagem de íons nos poros com água (Kearey et al. 2009, Lowrie 2007), sendo que a maior parte das rochas conduz eletricidade por processos eletrolíticos mais do que por processos eletrônicos. A porosidade é o principal controle da resistividade de rochas, e a resistividade, geralmente, irá aumentar com a diminuição da porosidade. Anomalias surgem quando um bom condutor está presente em rochas que têm alta resistividade (Lowrie 2007). Estruturas como falhas e fraturas, com freqüência, apresentam condutividade elétrica elevada, devido a presença de minerais condutivos depositados em suas paredes por fluidos circulantes, podendo ser facilmente detectadas pelo método eletromagnético (Figura 4.2) (Gouvea & Costa e Silva 1995).
Figura 4.2: A figura mostra os intervalos de condutividade (e resistividade) elétrica para alguns tipos comuns de rochas, solos e minério (modificado de Lowrie 2007).
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A maioria dos corpos de sulfetos maciços possui alta condutividade elétrica (Gouvea & Costa e Silva 1995), e todos os corpos anômalos com alta condutividade elétrica produzem fortes campos eletromagnéticos secundários. Alguns corpos de minério contendo minerais que são isolantes podem produzir campo secundário se quantidade suficiente de um mineral acessório com alta condutividade estiver presente, e.g. pirrotita distribuída por todo corpo de uma jazida. Certos minerais, como metais nativos e grafita, conduzem eletricidade pela passagem de elétrons, sendo a maior parte dos minerais formadores de rocha isolantes. Os campos eletromagnéticos são atenuados durante sua passagem através do solo, com sua amplitude diminuindo exponencialmente com a profundidade, assim, a profundidade de penetração aumenta quando tanto a freqüência do campo eletromagnético quanto a condutividade do solo diminuem (Kearey et al. 2009). Como conseqüência, a freqüência usada em um levantamento eletromagnético pode ser ajustada para um intervalo desejado de profundidade em qualquer meio particular. A profundidade de penetração de um campo eletromagnético depende de sua freqüência e da condutividade elétrica do meio através do qual ele se propaga (Spies 1989) (Figura 4.3). A penetração máxima em levantamentos de solo está limitada a cerca de 50m em levantamentos aerotranspostados. Parte significativa da interpretação eletromagnética é apenas qualitativa, mapas de contorno de componentes reais ou imaginárias fornecem informações sobre o comprimento e a condutividade dos condutores, enquanto a assimetria dos perfis fornece uma estimativa da inclinação de corpos planares (Kearey et al. 2009), o principal uso dos levantamentos eletromagnéticos é na exploração de depósitos de minerais metálicos, que diferem significativamente, em suas propriedades elétricas de sua rocha hospedeira.
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Figura 4.3: O plano cartesiano apresenta a relação entre profundidade e freqüência para diferentes materiais (extraído de Kearey et al. 2009).
3.3 - Radiometria Os levantamentos radiométricos são úteis no mapeamento geológico, pois diferentes tipos de rochas podem ser reconhecidos por suas distintas assinaturas radioativas. Há mais de 50 isótopos radioativos de ocorrência natural, mas a maioria é rara ou somente muito fracamente radioativa. Os elementos de maior interesse em exploração radiométrica (Figura 4.4) são o urânio (238U), o tório (232Th) e o potássio (40K). A transformação das contagens por segundo em concentrações de K (potássio - %), eU (equivalente urânio – ppm) e eTh (equivalente tório – ppm) tem permitido extrair informações importantes desses dados, em correspondência à integração de dados exploratórios multiforme, possibilitando a identificação de áreas alteradas hidrotermalmente e explorar suas relações com os processos de mineralização em vários ambientes geológicos (Fernandez 2004, Rojas 2008).
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Os principais minerais a base de potássio são os feldspatos potássicos (principalmente ortoclásio e microclínio com aproximadamente 13% de potássio) e micas (biotita e muscovita com 8% de potássio, aproximadamente) e, consequentemente, apresentam altos teores em rochas ácidas (e.g. granitos) e baixos em rochas máficas (e.g. dunitos) (Rojas 2008). O comportamento dos minerais a base de potássio frente ao intemperismo determina o conteúdo de radioelementos nas rochas intemperizadas e solos (Fernandez 2004, Rojas 2008), esse isótopo constitui 0,02% do potássio natural e é, portanto, uma medida direta do conteúdo de potássio no terreno. O urânio apresenta química dominada por dois estados de valência o U+4, geralmente contido em minerais insolúveis, e o U+6, em associação com complexos de CO3-2, SO4-2 e PO4-3 podendo formar muitos minerais solúveis (Dickson & Scott 1997). O urânio pode estar presente nas rochas tanto em minerais a base de óxidos como em silicatos, em minerais com urânio primário, em quantidades traço em outros minerais ou em contatos intergranulares, possivelmente entre óxidos e silicatos (Fernandez 2004). Por si só o urânio não emite radiação gama durante seu decaimento e os mais energético raios gama emitido pelo isótopo filho vem do bismuto (214Bi), sendo denominado de equivalente ao urânio (eU) (Dickson & Scott 1997).
Figura 4.4: O gráfico ternário apresenta a abundância relativa de elementos radioativos em diferentes tipos de rochas (modificado de Kearey et al. 2009).
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O tório é um dos componentes menores da crosta da Terra, ocorrendo nos estados de valência Th+4 e Th+3, a solubilidade dos complexos de tório é, geralmente, baixa, exceto em soluções ácidas. Entretanto, compostos orgânicos podem auxiliar na solubilidade do tório em condições de pH neutro (Fernandez 2004). Os principais minerais de tório primário (monazita e zircão) são estáveis durante o intemperismo e podem acumular em minerais pesados em depósitos de areia, o tório liberado pela quebra de minerais durante o intemperismo pode ser retido em minerais hidratados ou oxidados a base de ferro ou titânio e com argilas (Dickson & Scott 1997, Fernandez 2004). O tório não emite radiação gama durante seu decaimento que termina no isótopo estável energético emitido pelo isótopo filho vem do tálio
208
208
Pb, o isótopo mais
Tl e logo denominado de equivalente do tório
(eTh) (Fernandez 2004). O urânio, tório e potássio são os principais radioelementos contribuintes da radioatividade natural das rochas. Todos eles são litófilos e estão concentrados preferencialmente nas rochas ígneas ácidas, em relação às intermediárias, básicas e ultrabásicas (Tabela 4.3). A abundância de urânio e tório nas rochas ígneas, além da concentração inicial, depende, sobretudo, da história póscristalização das rochas que, às vezes, podem sofrer repetidas mudanças no conteúdo total desses elementos (Neuerburg 1956 in Kearey et al. 2009).
Tabela 4.3: O conteúdo radioativo das principais rochas é apresentado na tabela abaixo (extraído de Fernandez 2004).
Segundo Fernandez (2004), os dados radiométricos podem fornecer informações valiosas nos trabalhos de prospecção mineral e de mapeamento geológico, tais como: - mudança nas concentrações de U, Th e K que acompanham as principais mudanças na litologia, auxiliando como ferramenta de reconhecimento em trabalhos de mapeamento geológico; - variações nas concentrações dos radioelementos que podem indicar processos geológicos primários, tais como a ação de soluções mineralizantes ou de processos metamórficos;
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- essas variações também caracterizam processos geológicos secundários, tais como alteração supergênica e lixiviação; - exploração de cobre porfiríticos (potassificação) e ouro, a partir da associação Au-V. Ao contrário do urânio e tório, o potássio é um elemento muito freqüente nos minerais, principalmente nos aluminossilicatos, como os feldspatos potássicos e as micas. Nas rochas graníticas varia de cerca de 0,5% nos leucogranitos sódicos até mais de 8% nos leucogranitos potássicos, sendo o zircão o principal responsável pela radioatividade dessas rochas, devido à sua abundância. Nas rochas sedimentares, o potássio aparece numa faixa entre 0,3-2,7% de K2O (Fernandez 2004). Há um aumento no conteúdo dos radioelementos com relativo aumento no conteúdo de sílica em rochas ígneas, e.g., rochas ácidas têm maior conteúdo de radioelementos do que as rochas máficas a ultramáficas (Figura 4.5), os dados disponíveis para rochas metamórficas sugerem que, dependendo de qual protólito originou-se a rocha, o metamorfismo não afeta o conteúdo dos radioelementos (Fernandez 2004). Rochas sedimentares, comumente, refletem o conteúdo de radioelementos da rocha fonte. Para exploração mineral e metalogenia, os mapas de razões dos radioelementos têm maior siginificado que os mapas de concetração absoluta (canais de U, Th e K). Embora os mapas de radioelementos individuais sejam mais efetivos na distribuição de tipos de rochas e trends estruturais, eles não são os mais indicados para encontrar concentrações de materiais localizados (Rojas 2008, Fernandes 2004), os depósitos representam concentrações anômalas de um determinado elemento na crosta terrestre e o processo que leva a isso envolve concentração preferencial. Áreas com afloramentos escassos e predomínio de coberturas sedimentares a intensidade da radioatividade é muito baixa, as razões entre os radioelementos ameniza a importância da intensidade radiativa como um fator na avaliação da importância geoquímica no material fonte (Rojas 2008, Fernandez 2004).
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O espectômetro de raios gama permite a identificação do elemento fonte. Isso é possível porque o espectro de raios gama de 238U, 232Th e 40K contém picos que representam estágios em sua série de decaimento. Quanto mais alta a freqüência da radiação gama maior seu conteúdo de energia (Kearey et al. 2009). A altitude de vôo é, geralmente, menor que 100m e, por causa do fraco poder de penetração das emissões radioativas, a informação obtida relaciona-se aproximadamente apenas ao metro superior do solo. A interpretação dos dados radiométricos é principalmente qualitativa, embora existam curvas características para certas formas elementares que forneçam o parâmetro: (área de superfície) x (intensidade da fonte).
Figura 4.5: A figura apresenta a variação na média do conteúdo de K, eTh e eU para rochas ígneas intrusivas e extrusivas com aumento no conteúdo de sílica (extraído de Fernandez 2004).
Para Fornazzari et al. 2001 (in Soares 2004), a gamaespectometria, aérea e terrestre, possibilita a identificação de áreas alteradas hidrotermalmente e exploração de suas relações com processos de mineralização de ouro e prata, além de metais base (Cu-Pb-Zn), em vários ambientes geológicos. Ostrovskiy (1973 in Soares 2004) estudou o antagonismo radioativo em paredes de rochas alteradas por processos metassomáticos através do que denominou parâmetro F (ou fator F). Esse autor salienta que, devido ao alto poder de migração do potássio em relação ao tório e ao urânio, é possível acúmulo de potássio em zonas hidrotermais, pois, ao contrário do tório e do urânio, o potássio está sempre na fase líquida da solução hidrotermal. Segundo Pires (1995), o 40K, constituinte importante das soluções hidrotermais, é o principal contribuinte e responsável por 98% da emissão de radiação gama dos radio-isótopos primários presentes na crosta terrestre. 45
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Desta forma, o parâmetro F é utilizado para detectar regiões anômalas de potássio, o qual é típico de processo de alteração acompanhado por enriquecimento secundário de potássio. Os valores baixos representam as anomalias de Th, enquanto que altos valores, anomalias de potássio (Soares 2004). A equação para o parâmetro F é expressa na relação:
Equação 4.2 onde eTh e eU correspondem aos isótopos mais energéticos emitidos pelos seus isótopos filhos tálio (208T) e bismuto (214Bi), respectivamente (Dickson & Scott 1997).
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CAPÍTULO 5 DISCUSSÃO E INTERPRETAÇÃO QUALITATIVA
Neste capítulo integrar-se-ão as informações geofísicas aos dados geológicos do Projeto Geologia do Quadrilátero Ferrífero – Integração e Correção Cartográfica em SIG em escala 1:50.000 (Baltazar et al 2005) e os dados obtidos em campo. Desta forma, através da interpretação integrada pretende-se contribuir para a geologia das folhas de Belo Horizonte e Caeté. O desempenho da magnetometria no mapeamento geológico-geofísico mostrou-se de grande valia na caracterização das grandes estruturas (lineamentos) e na separação das unidades litológicas. A partir de um perfil magnetométrico (coincidente com o perfil geológico realizado), pode-se ainda estimar, através da inversão magnetométrica 2D (deconvolução de Euler 2D), o comportamento geológico em profundidade. No método eletromagnético, as principais informações obtidas consistem na delimitação de lineamentos e continuidade lateral de corpos compostos por minerais metálicos. Com a radiometria, verificou-se seu potencial na individualização das principais unidades geológicas e caracterizaram-se as respostas radiométricas das mineralizações relacionadas com eventos hidrotermais, pela mobilização dos radioelementos K, U e Th. A Figura 5.1 apresenta os mapas geofísicos temáticos confeccionados para esse estudo. Posteriormente, serão apresentados os principais mapas de interesse para os estudos em questão, com interpretação e discussão dos resultados, a fim de contribuir, para a geologia da área de estudos e, sobretudo, para a geologia do Quadrilátero Ferrífero.
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Figura 5.1: O fluxograma apresenta os métodos de investigação adotados a partir de dados magnetométricos, eletromagnetométricos e radiométricos. CT – Campo magnético total; CA – campo magnético anômalo; ASA – amplitude do sinal analítico; DX – primeira derivada horizontal (E-W); DY – primeira derivada horizontal (N-S); DZ – primeira derivada vertical; D2 – segunda derivada vertical; Up100, Up500 e Up1000 – continuação para cima de 100, 500 e 1000m; FA – alta frequência eletromagnética; FM – média freqüência; FB – baixa freqüência; U – canal de urânio; Th – canal de tório; K – canal de potássio; CT – contagem total; U/Th, U/K, Th/K – razão dos respectivos elementos; - FF – parâmetro F; TER – imagem ternária. 48
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5.1 Magnetometria Foram gerados os mapas temáticos magnetométricos (Figura 5.1), conforme descrição do capítulo 1, item 1.6 (Metodologia) acrescentando a rotina do programa MAGMAP, disponível no Geosoft 7.1, que compreende uma série de algoritmos que efetuam a aplicação de filtros específicos em dados sob a forma de malha regular, com o propósito de realçar, atenuar, eliminar ou transformar determinadas feições lineares e/ou planares, em função dos dados e dos objetivos de integração com a geologia (Fernandez 2004). A finalidade dos mapas magnetométricos encontra-se descritas na tabela 4.1 (página 35) do presente trabalho. A amplitude do sinal analítico é uma técnica eficiente de determinação de parâmetros geométricos, como localização de limites (geológicos e estruturais) e profundidade de corpos (Thompson 1982). A principal vantagem é o fato de seu resultado não depender dos parâmetros do campo magnético terrestre e da direção de magnetização da fonte (Roes et al. 1992 in Blum 1999). Como a região estudada se situa próximo ao equador magnético, as anomalias magnéticas são formadas por assinaturas complexas, às vezes de difícil relacionamento com a posição da fonte causadora. Para contornar este fato, utilizou-se a amplitude do sinal analítico do campo magnético (obtido atribuindo a n=0 na equação abaixo) (Mass et al. 2003). É uma função simétrica, cujos picos estão centrados nas bordas do corpo anômalo ou na feição geológica correspondente, mapeando-os. É dada por:
A amplitude do sinal tem vantagem sobre a redução ao pólo, quando aplicada com o mesmo objetivo (locação das fontes magnéticas) principalmente nas baixas latitudes magnéticas, onde o operador de transformação de fase é sabiamente instável (Mass et al. 2003). Com base na análise das imagens de amplitude do sinal analítico, caracterizam-se três magnetofácies (Figura 5.2). A baixa magnetização na porção central e SE da área decorre das coberturas sedimentares de baixa susceptibilidade magnética e das associações metavulcanosedimentar química da Unidade Morro Vermelho. A magnetização intermediária corresponde aos metassedimentos transicionais da Unidade Mindá. As altas magnetizações estão associadas às rochas vulcano/plutônicas da Unidade Ouro Fino, na porção leste, e aos metassedimentos clásticos de ambiente marinho (Unidades Mestre Caetano e Córrego do Sítio – Grupo Nova Lima), posicionados na porção NW da área de estudos. 49
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Figura 5.2: Acima é apresentado o mapa de amplitude do sinal analítico e abaixo o mesmo mapa interpretado (lineamentos e magnetofácies).
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Nota-se que o comprimento de onda da anomalia magnetométrica é crescente do extremo NW em direção ao centro da área, coerente com o mergulho geral (SE) das unidades litoestratigráficas supracitadas. Estas unidades são bem delineadas, com contatos marcados por alinhamentos estruturais, falhas de empurrão (Zucchetti & Baltazar 1998) concordante com a foliação geral das rochas. Sobre a Unidade Córrego do Sítio nota-se um alinhamento estrutural com trend NE-SW, apresentando magnetização alta, coincidente com falha de empurrão, do mapa geológico do Projeto Rio das Velhas (Zucchetti & Baltazar 1998) que cavalga esta unidade sobre a Mindá, sobreposta estratigraficamente. Este trend estrutural (NE-SW) pode ser observado sobre a localização da mina de Lamego, cortando toda área de estudos, interceptando as proximidades, a norte, da mina de Cuiabá. Na porção leste da área de estudos, observa-se uma alta magnetização em forma de arco, no flanco interno da dobra regional do Sistema de Cavalgamento Córrego do Garimpo (Figura 5.2), descrito como talco xisto por Zucchetti & Baltazar 1998. Os lineamentos brasilianos apresentam-se encurvados em arcos côncavos para leste (Zucchetti & Baltazar 1998). Pequenos corpos de forma circular podem ser observados, na porção correspondente a Unidade Morro Vermelho (região central-nordeste da área), estando esta alta magnetização sobre ou próximo a lentes de formação ferrífera descritas no mapa geológico do Quadrilatero Ferrifero do Projeto Rio das Velhas. Observam-se ainda lineamentos NE, predominantemente na porção NW da área de estudo; lineamentos N-S distribuídos em toda área; lineamentos NW na porção E; e lineamentos E-W, em toda área, caracterizando o último evento tectônico (Figura 5.2). A anomalia sobre a mina de Lamego, com baixa magnetização, podem estar associadas às rochas da Unidade Mestre Caetano, compostas por xistos constituídos por quartzo e sericita em quantidades variadas.
5.2 Eletromagnético Os mapas temáticos eletromagnéticos de alta, média e baixa frequência, respectivamente relativos a baixa, média e alta profundidade (lembrando que o método alcança no máximo 50m de profundidade em aerolevantamentos) foram obtidos por procedimento de aquisição de mapas similar ao método magnetométrico, exceto as rotinas do programa MAGMAP.
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Na exploração mineral, o método eletromagnético mostra-se eficiente na caracterização de megaestruturas e na busca por corpos de sulfetos maciços, metais nativos, minerais metálicos e grafita, que possuem alta condutividade eletrônica produzindo fortes campos eletromagnéticos secundários (Gouvea & Costa e Silva 1995, Kearey et al. 2009). Observando-se a Figura 5.3 (A), correspondente as anomalias de alta freqüência, é possível a análise de estruturas bem superficiais. Na porção leste da área, com baixos valores de resistividade elétrica (alta condutividade eletrônica), pode ser observada uma anomalia em forma de arco côncava para leste. Compatível com as estruturas descritas por Zucchetti & Baltazar (1998) como sendo representativas do ciclo Brasiliano. A anomalia em forma de arco oblitera as estruturas mais antigas ou as reorienta pelo sistema de empurrão. A resistividade observada sobre a mina de Lamego (subterrânea) diminui com a profundidade, mostrando a continuidade do corpo de minério em profundidade. Também, foi possível verificar os principais lineamentos que contribuíram para as mineralizações na região. Também é observada uma estrutura com direções principal NE-SW e NW-SE, com altos valores de resistividade eletromagnética. Estas estruturas coincidem com a unidade litoestratigrafica Córrego do Sítio e são compatíveis com estruturas do evento D3 que afetou as rochas do greenstone belt (Alkmin et al. 1994, Zucchetti & Baltazar 1998), associadas com empurrões com transporte tectônico de leste para oeste em uma deformação tangencial, compressiva, do tipo fold-thrust, de natureza dúctil e rotacional. Os eventos Transamazônicos podem ser observados na Figura 5.3 (C), com geometria configurando traços retilíneos nos mapas de baixa freqüência, alta profundidade, além de baixa resistividade (podendo estar associada com a presença de minerais condutivos depositados nas paredes das estruturas por fluidos circulantes). Observando a localidade da mina de Lamego (Figura 5.3) uma estrutura com trend NE-SW, é mais nítida no mapa de baixa freqüência (alta profundidade). Tal estrutura é característica dos lineamentos reativados no Brasiliano (e.g. lineamento São Vicente), gerados durante o evento deformacional D1, configurando antigos empurrões (Zucchetti & Baltazar 1998), algumas de suas características peculiares são a presença de ouro ao longo de toda sua extensão e geometria configurando traço retilíneo. Este lineamento é paralelo a um lineamento mais extenso que intercepta, ao norte, a mina de Cuiabá.
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Figura 5.3: Os mapas eletromagnéticos à esquerda apresentam-se sem (1) e a direita com (2) interpretação de alta frequência (A), média frequência (B) e baixa frequência (C), respectivamente de baixa, média e alta profundidade.
5.3 Radiometria Os mesmos métodos utilizados para gerar os mapas eletromagnéticos foram aplicados para geração dos mapas gamaespetométricos, que podem ser vistos na Figura 5.1. Os mapas temáticos gerados correspondem aos canais de K, Th, U, contagem total e de razões entre os radioelementos. Além de uma imagem ternária CMY. Abaixo, será tratada a análise qualitativa do mapa de canal de Th.
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A principal aplicação dos métodos radiométricos é no mapeamento geológico, pois diferentes rochas apresentam distintas assinaturas gamaespectométricas e o método alcança baixíssimas profundidades (centimétricas). Os mapas de concentração absoluta (canais de K, Th e U) são mais efetivos na distribuição de tipos de rochas e trends estruturais. Na borda leste da área de estudos, em forma de arco bem definida e com baixa contagem em Th, a Unidade Ouro Fino (Grupo Nova Lima), apresenta um grande contraste em relação ao Complexo Metamórfico de Caeté, que se apresenta com altos valores em contagem de Th e envolvido pela outra anomalia. A unidade Morro Vermelho, localizada entre as estruturas em forma de arco côncavas para leste com baixo teor em tório e as unidades Ribeirão Vermelho e Mindá (apenas o sericita-quartzo xisto milonítico), que se apresentam como um estrutura com alta anomalia radiométrica e ângulo agudo também para leste, apresenta valores intermediários em Th e uma anomalia com trend estrutural NW-SE paralelo aos corpos litológicos de Ribeirão Vermelho, representada por duas estruturas pequenas no interior da megaestrutura (Figura 5.4). Essa estrutura pode estar associada com FFB no interior da unidade Morro Vermelho ou ainda estruturas tectônicas com Th preservado em sua estrutura. O contato da Unidade Ouro Fino com a unidade Morro Vermelho é definido por um front de empurrão se apresentando em forma de arco com alto teor do radioelemento Th. Na porção oeste da área de estudos, ocorrem dois principais domínios: um confinado ao sul da área, com valores intermediários de tório e outro ao norte, predominante, com valores baixos em contagem do radioelemento em análise. No primeiro, encontra-se a mina de Lamego, com teores significativos do radioelemento, em contrapartida no segundo domínio, encontra-se a mina da Cuibá, com valores baixos de Th. Nesses domínios radiométricos, encontram-se as unidade Córrego do Sítio e Mindá, com corpos litológicos de direção N-S abrangindo os dois domínios. Os compostos de Th geralmente têm baixa solubilidade sendo, portanto, estáveis durante o intemperismo (exceto em soluções ácidas). O Th que for liberado durante o intemperismo pode acumular em argilas e em óxidos de Fe ou Ti in situ ou em local de deposição (Dickson & Scott 1997). A área com baixos valores em Th apresentam as principais drenagens da localidade, podendo ter suas respostas anômalas mascarada pela cobertura sedimentar.
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Figura 5.4: O mapa gamaespectométrico apresenta o canal de Th. A razão pelos quais os depósitos de ouro do tipo lode se relacionam a grandes falhas reside no fato destas agirem como eficientes condutos de fluidos hidrotermais. As mineralizações, em geral, concentram-se nas ramificações (splays) das estruturas, que apresentam uma geometria complexa – favorável à dilatação e à circulação dos fluidos (Miethke et al. 2007).
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5.4 Integração Geológica-Geofísica Dentre os vários mapas geofísicos temáticos gerados, a imagem ternária, assim como os mapas de radiometria canais de Th e Contagem Total, mostrou grande similaridade ao mapa geológico (Figura 5.5). Ocorrem os domínios com concentrações inexpressivas dos três radioelementos, cor preta, no Complexo Caeté e nas unidades Ribeirão Vermelho e Mindá, apenas para o sericita-quartzo xisto milonítico. Ainda, nas bordas desta anomalia, há concentração em potássio e tório, cor verde, sugerindo hidrotermalismo e enriquecimento destes elementos, uma vez que coincidem com as falhas NW-SE do mapa geológico. O arco de concavidade para leste, Unidade Ouro Fino, ocorre com altos teores nos três elementos, cor esbranquiçada. No domínio em que se encontra a mina de Lamego ocorre concentração em tório e potássio. Este domínio contém as unidades Mestre Caetano (subordinadamente), Córrego do Sítio e Mindá. Segundo Dickson & Scott (1997), potássio e tório são maiores em turbiditos do que nas rochas vulcanoclásticas, intemperismo de rochas esgota K e eleva Th tanto em turbiditos quanto em vulcanoclásticas, ou seja, o intemperismo homogeniza o conteúdo de radioelementos nos dois tipos de rocha. O que sugere, pela diferença deste domínio com o domínio a norte, representado pelas unidades Córrego do Sítio e Mindá, um processo de intemperismo mais intenso ao sul da área, com concentração em Th e K. A NW da área, com concentrações anômalas de urânio (coloração magente), encontra-se a unidade Mestre Caetano e uma pequena faixa, no mapa do Projeto Rio das Velhas, com a unidade Córrego do Sítio. Sugere-se a revisão desta unidade interdigitada à unidade Mestre Caetano. Ainda no que se refere a unidade Mestre Caetano, pode-se observar, pela anomalias em tons de magenta, nas proximidades da mina de Lamego, um enriquecimento em urânio. Segundo Zucchetti & Baltazar (1998), na unidade Mindá a assinatura geofísica aparece com enriquecimento de urânio e tório similares aos valores apontados para o granito Peti (região de João Monlevade), com o qual faz contato. Conteúdo de Th pode ser afetado por alteração, mas o estudo até agora tem mostrado tanto a exaustão quanto o enriquecimento deste elemento, assim nenhuma assinatura dos levantamentos aéreo existe para depósitos de Au, mas os estudos mostram que mudanças em todos os três radioelementos pode ocorre e pode ser detectado em pesquisas aéreas de raios gama (Dickson & Scott 1997). 56
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Figura 5.5: A imagem ternária e os principais domínios gamaespectométricos apresentam-se integrados ao mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero, Projeto Rio das Velhas.
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O parâmetro F permite ressaltar o enriquecimento de potássio e urânio em relação ao tório, podendo indicar áreas com alteração hidrotermal associadas com mineralizações ou áreas favoráveis à prospecção mineral. Os valores mais altos são encontrados no Complexo Caeté, na megadobra no centro-leste da área e pequenos lineamentos NW-SE na porção NW da área. Para o backgroud regional não houve anomalia de potássio anômolo sobre a mina de Lamego. Quando os dados são tratados sobre a região que engloba a mina de Lamego, background local (Figura 5.6), é observada uma com enriquecimento em K e U comparado ao valor de Th. Esse resultado confere um processo hidrotermal associado a mineralização em estudo. Outro ponto importante a ser levantado é a resposta magnetométrica quando se trabalha com dados locais.
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Figura 5.6: Acima, o mapa do parâmetro F para a região de estudo e, abaixo no detalhe, o mapa do parâmetro F gerado com background local da mina de Lamego. 59
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CAPÍTULO 6 INTERPRETAÇÃO QUANTITATIVA
A Deconvolução de Euler, que tem como finalidade estimar a profundidade média do topo de fontes magnéticas a partir de camadas equivalentes relacionadas aos corpos causadores de anomalias com magnetização uniforme, apresenta uma possível geometria para o arcabouço estrutural, não sendo tratado, isoladamente, como modelo geológico determinante. Para isso, faz-se necessário a comparação deste modelo, resultante da deconvolução, com os dados de campo e outros modelos geológicos possíveis. Segundo Thompson (1982), a distância de cada fonte pode apresentar características dipolares, e.g.um corpo magnético extrusivo apresentando pólos induzidos negativos em sua superfície inferior. Por outro lado, corpos magnéticos intrusivos podem apresentar pólos positivos no topo e pólos negativos na base, não contribuindo com o campo magnético medido – o que o faz apresentar caráter polar. Na área, realizou-se um perfil de magnetometria (amplitude do sinal analítico) de 9km de direção NW-SE, perpendicular às principais estruturas (Figura 6.1).
Figura 6.1: No detalhe é apresentada a localização do perfil geológico e magnetométrico sobre o mapa de amplitude do sinal analítico.
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Para maior confiabilidade dos resultados o tamanho da janela utilizado deve ser pequeno, pois quanto menor o tamanho da janela maior será a resolução dos resultados. As janelas fornecem estimativas de localização única da fonte causadora da anomalia magnética. Quando todas as estimativas são inseridas ao longo de um perfil elas tendem a se agrupar em torno do contraste de magnetização. Para um índice estrutural igual a zero, e.g., são utilizados todos os pontos da janela para resolver a equação de Euler, para a fonte de posição x0, y0, z0, e estimar os mínimos quadrados (valores de background da solução). A fim de delimitar os corpos com boas estimativas foram utilizados os seguintes parâmetros: janela com o tamanho 15, índice estrutural igual a 1 (tabela 4.2, página 36) e profundidade máxima de estimativa de 3.500m (Figura 6.2).
NW
SE
D
C
B
A
Figura 6.2: A figura apresenta o perfil de deconvolução magnetométrico gerado no software livre Euler 2D.
O perfil de Deconvolução de Euler apresenta zonas bastante dobradas e falhadas em todo perfil. O valor mais alto de magnetização no perfil de deconvolução (porção NW) está sobre a zona com maior deformação, como observado no mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero do Projeto Rio das Velha, na charneira da megradobra com deformação transcorrente e movimento destral. Coincidente com o perfil geofísico supracitado, realizou-se sobre a Estrada Ferro Central do Brasil (EFCB), ramal Sabará – Caeté, um perfil geológico a fim de averiguar as estruturas determinadas pelo perfil de deconvolução (Figura 6.3).
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Figura 6.3: Na imagem de satélite (extraído do GoogleEarth) encontram-se plotados os pontos descritos durante o perfil geológico. O corte na imagem é devido à diferente resolução disponível no software GoogleEarth.
Grande parte do caminhamento, neste perfil geológico, afloram as rochas da Unidade Morro Vermelho, com predominância de clorita xistos fortemente foliada e anostomosado, com caimento para SSE. No ponto 01 (Figura 6.3) coincidente com o ponto A (Figura 6.2), observa-se um dobramento da camada sotoposta e uma forte foliação na camada superior. Constata-se um tectonismo condizente com o evento Brasiliano, com transporte tectônico E-W, ESE-WNW (Figura 6.4).
Figura 6.4: A fotografia apresenta estruturas de deformação com transporte tectônico E-W, ESE-WNW, o sentido de visada para o afloramento é NNW para SSE. 63
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No ponto 05 (Figura 6.3) projetado ao ponto B (Figura 6.2), ocorre uma zona de cisalhamento com tectonismo de ESE-WNW e vergência para oeste (Figura 6.5). Ainda sobre o ponto B (Figura 6.2) observa-se uma drenagem encaixada com azimute 50°.
Figura 6.5: Na imagem, com visada de SW para NE, observa-se uma zona de cisalhamento com movimento no sentido anti-horário, apresentando tectonismo E-W com vergência para W.
Na porção NW do perfil magnetométrico (Ponto C, figura 6.2), onde ocorre concentração de estruturas (falhamentos), em profundidades de até 1.750m, há um rio bem encaixado com direção azimutal 320° (Figura 6.6). Esta drenagem está localizada no ponto 18 da Figura 6.3.
Figura 6.6: Na figura observa-se um rio encaixado com direção da drenagem Az=320°, a visada é de SE para NW. 64
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No ponto 19 (Figura 6.3) coincidente com o ponto D (Figura 6.2), é observado um dobramento nas camadas inferiores e uma forte foliação nas camadas superiores, similarmente ao observado no ponto 01. Constata-se, ainda, o mesmo tectonismo condizente com o evento Brasiliano, com transporte tectônico E-W, ESE-WNW (Figura 6.7). Ainda, a foliação apresenta-se anostomosada.
Figura 6.7: A imagem apresenta tectonismo com transporte de SE para NW em xisto carbonoso da Unidade Mindá, fortemente foliado e dobrado, a visada é de NE para SW.
Integrando a resposta em profundidade obtida da inversão ao perfil geológico realizado, interpretou-se o perfil geológico-geofísico (Figura 6.8). Ao longo do caminhamento (SE-NW) sobre as rochas aflorantes da Unidade Morro Vermelho, foi constatada a principal foliação com mergulho SE, além de diversas zonas de cisalhamento, coincidente com o tectonismo Transamazônico (NWSE) e com o ciclo Brasiliano (E-W), transcorrências destrais e drenagens encaixadas paralelas aos lineamentos apresentados no mapa magnetométrico.
Figura 6.8: A figura é resultado da integração do perfil geológico com a inversão do perfil magnetométrico, informações do mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero, Projeto Rio das Velhas, e dados de campo. O perfil de deconvolução apresenta exagero vertical de 5x e o perfil topográfico apresenta-se sem exagero vertical.
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Na porção NW da área, com deformação mais intensa, a drenagem também é encaixada, a foliação é mais penetrativa e as rochas da Unidade Ribeirão Vermelho ocorrem sotopostas tectonicamente às da Unidade Mindá. Nessa região, observam-se comumente boudins e estruturas pint-and-swell métricas (Figura 6.9a), ponto 15 da Figura 6.3, além de veios boudinados e disseminados intrafolial com estrututa de cavalgamento (Figura 6.9b), ponto 17 da Figura 6.3.
Figura 6.9: Nas figuras acima observam-se em (A) boudins métricos, condizentes com o ponto 15 da Figura 6.3 e em (B) veios intrafoliais disseminados, coincidentes com o ponto 17 da Figura 6.3.
Nas Figuras 6.10 e 6.11, respectivamente os mapas eletromagnético de baixa freqüência e gamaespectométrico do canal de urânio, foram realizadas prospecções diretas por corpos de minério contendo ouro. Na primeira, os corpos de minério da mina de Lamego e da localidade com potencial de mineralização em ouro apresentam anomalias de alta condutividade eletrônica. Na segunda figura, a mina de Lamego e a área de possível ocorrência mineral de ouro apresentam mais altos valores de urânio em comparação à porção norte das áreas. Estes altos valores podem indicar um enriquecimento em urânio por processo hidrotermal.
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Trabalho de Conclusão de Curso - n° 12, 75f. 2011
Figura 6.10: Sobre o mapa eletromagnético de baixa freqüência sugere-se uma área com corpo de minério em profundidade similar ao corpo de minério da mina de Lamego.
Figura 6.11: A figura apresenta o mapa gamaespectométrico do canal de urânio com valores intermediário sobre a localização da mina de Lamego e sobre a área sugerida para perfuração.
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Madeira, T. J. A., 2011. Análise Qualitativa e Quantitativa Geológica/Geofísica Para Prospecção De Ouro Na Porção Nordeste Do QF, MG.
Na Figura 6.12 foi realizada uma prospecção indireta em mapa magnetométrico. Este tipo de mapa expressa uma propriedade somatória das rochas com diferentes composições ferromagnéticas. Sobre as diferentes litologias apresentadas, na mina e na localidade sugerida como de mesma resposta geofísica, observam-se lineamentos de direção NE-SW sendo que o mesmo trend que intercepta a mina de Cuiabá ao norte da área de estudos intercepta a área sugerida para prospecção direta a oeste.
Figura 6.12: A figura apresenta um possível corpo de minério sobre o mapa de amplitude do sinal analítico, com eminentes indícios para prospecção.
Finalizando, através de todo estudo geológico-geofísico realizado nas mineralizações da área sugere-se, pelo método de análise gráfica intuitiva, área de mesmas respostas geofísicas e consequentemente com alto potencial de mineralização em ouro.
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CAPÍTULO 7 CONCLUSÕES
Nos últimos anos, a geofísica tem se desenvolvido de forma efetiva na prospecção mineral indireta e no mapeamento geológico. Com este trabalho fica evidente a importância da geofísica aérea em campanhas de exploração mineral, uma vez que a cobertura espessa de solos em nosso território vem impossibilitando a busca direta de recursos minerais. O método magnetométrico, com a análise dos diversos mapas temáticos gerados, teve grande contribuição na determinação de lineamentos e na divisão de magnetofácies para as unidades litoestratigráficas, sobretudo com a interpretação da amplitude do sinal analítico. Regiões com alta condutividade eletrônica, associadas à corpos contendo ouro, puderam ser determinadas a partir dos mapas temáticos do método eletromagnético. Com a aplicação de diferentes frequências foi possível observar a continuidade do corpo de minério na mina de Lamego em profundidade, além dos principais lineamentos que contribuíram para as mineralizações na região. O método gamaespectométrico contribuiu basicamente com o mapeamento geológico. A imagem ternária e o mapa de parâmetro F mostraram resultados satisfatórios e contribuíram, eminentemente, com a cartografia, lineamentos e as principais zonas de cizalhamento. Mostrando-se eficiente na caracterização das unidades litoestratigráficas e das estruturas. Com a inversão magnetométrica foi possível estimar a continuidade em profundidade das unidades litoestratigráficas, inclusive a repetição de camadas. Tectonicamente falando, a inversão estratigráfica das unidades Ribeirão Vermelho e Mindá (Zucchetti & Baltazar 1998). Aplicando-se de maneira correta, o levantamento geofísico pode aperfeiçoar ao máximo os programas de exploração mineral, pela maximização da taxa de cobertura da área e pela minimização das perfurações requeridas. Para constatação do modelo apresentado sugere-se a perfuração por sondagem na área com modelo condizente ao da mina de Lamego.
Madeira, T. J. A., 2011. Análise Qualitativa e Quantitativa Geológica/Geofísica Para Prospecção De Ouro Na Porção Nordeste Do QF, MG.
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FICHA DE APROVAÇÃO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
TÍTULO: Análise Qualitativa E Quantitativa Geológica/Geofísica Para Prospecção De Ouro Na Porção Nordeste Do QF, MG.
AUTOR: Thiago José Augusto Madeira
ORIENTADORA: Profa. Dra. Maria Silvia Barbosa Carvalho
Aprovado em: 20/12/2011
BANCA EXAMINADORA:
___________________________________________________________ Antonino Juarez Borges(CPRM – Geofísica)
___________________________________________________________ Prof. Dr. Marcos Tadeu de Freitas Suíta (DEGEO/UFOP)
___________________________________________________________ Profa. Dra. Maria Silvia Carvalho Barbosa (DEGEO/UFOP)
Ouro Preto, _______/_______/_______
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