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8/4/2019 Mag Apostila

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SEMINÁRIOGEOLOGIA E MINERAÇÃO

EM ÁREAS DE GARIMPO DE PEDRAS PRECIOSASNO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

Promoção:UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Título do trabalhoProcessamento e modelagem de dados aero-geofísicos no Distrito Mineiro de

Ametista do Sul.

AutoresMs Eng. Geo. Sérgio Alfredo BuffonProf. Dr. Adelir José Strieder

Projeto de referência: Programa de desenvolvimento de arranjos produtivos depedras preciosas e do setor joalheiro no Estado do Rio Grande do Sul,coordenado por José Ferreira Leal (UNIVATES) Projeto Referência: 2784/03Órgão financiador do projeto: FINEP (recursos do FNDCT – CT-MINERAL)

SETEMBRO, 2005



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SEMINÁRIO GEOLOGIA E MINERAÇÃOEM ÁREAS DE GARIMPO DE PEDRAS PRECIOSAS

NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

9 DE SETEMBRO DE 2005

SUMÁRIO

1 – Introdução 1

2 – Características Técnicas dos Levantamentos 12.1 – Projeto Camaquã (área I) 12.2 – Projeto Rio Iguaçu 22.3 – Projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná (Bloco Leste/Sul) 3

3 – Pré-processamento 33.1 – Construção do Banco de Dados 33.2 – DATUM 4

3.3 – Excluir linhas auxiliares 4

4 – Processamento 44.1 – IGRF 44.2 – Continuação ascendente 54.3 – Malha de interpolação 54.4 – Espectro de potência radial 54.5 – Filtro cosseno direcional para eliminação de ruídos (linhas de vôo) 6

5 – Modelagem 75.1 – Redução ao pólo 7

5.2 – Filtro passa alta 75.3 – Filtro passa banda 85.4 – Filtro passa baixa 85.5 – Derivadas horizontais e verticais 85.6 – Gradiente horizontal 85.7 – Sinal analítico 8

5.7.1 – Amplitude do sinal analítico 85.7.2 – Fase do sinal analítico 9

5.8 – Integral vertical 95.9 – Filtro correção de ganho automático AGC 95.10 – Continuação para cima (profundo) 95. 11 – Continuação para baixo (raso) 9

6 – Resultados Alcançados 9

7 – Encaminhamentos Futuros 11

8 – Referência Bibliográfica 12



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1. Introdução

A influência magnética dos materiais terrestres é caracterizada e identificada a partir

do campo magnético total produzido durante a formação das rochas. O campo magnético éusado para determinar, identificar e localizar tipos de fontes magnéticas. As fontes magnéticaspodem assim, auxiliar na delimitação de unidades litológicas através do contraste daspropriedades magnéticas de uma unidade em relação às unidades vizinhas, bem como, naidentificação de estruturas através de contrastes das fontes magnéticas denominadas dequebras estruturais, tais como, as falhas, as zonas de cisalhamento e as intrusões.

Esse estudo magnético segue o processamento de dados aeromagnetométicosdescritos por Luyendyk (1997) cuja metodologia é usada pela Australian Geological SurveyOrganisation (AGSO). O processamento é estabelecido em duas fases: o pré-processamento eo processamento propriamente dito. Entretanto, em função de necessidades locais foirealizada alguma adaptação na metodologia de processamento recomendada.

O pré-processamento consiste em realizar procedimentos de edição do banco dedados aeromagnetométicos. No processamento se executa o processamento dos dados. Emalguns casos são procedimentos de caráter obrigatório, como no caso os dados do IGRF.Entretanto, para aprimorar a interpretação, sem correr o risco de mascarar feições (fontes),foram empregadas algumas técnicas especiais que auxiliaram na interpretação do fenômeno(modelagem). A modelagem é uma técnica empregada a partir do banco de dados já pronto, eque permite, mediante cruzamento de dados, extrair informações do levantamento.

2. Características Técnicas dos Levantamentos

A área do projeto de Ametista do Sul está incluída nos levantamentosaeromagnetométricos do Projeto Rio Iguaçu e do Projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná(Bloco Leste/Sul), executados pelo Conselho Nacional do Petróleo (CNP) e pelo PetróleoBrasileiro S.A. (PETROBRAS). Já a área do projeto de São Martinho é abrangida pelolevantamento Projeto Camaquã (Área I), conduzidos pelo Departamento Nacional deProdução Mineral (DNPM) e CPRM - Serviço Geológico do Brasil.

2.1. Projeto Camaquã (área I)

Nesse projeto foi utilizado um aeromagnetômetro de prótons, modelo G-803 daGEOMETRICS. Não existem informações quanto a disposição da montagem do sensor emrelação à aeronave Douglas DC-3. O projeto foi elaborado pelo Departamento Nacional daProdução Mineral - DNPM / CNEN e pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais –CPRM no ano de 1972 (figura 2.1) (CPRM, 2005). O projeto apresenta as seguintescaracterísticas técnicas:

Projeto CamaquãIdentificação CPRM 1010Período 05 a 06/73Intervalo (AM): 1sAltura de Vôo: 150 m

Direção (LV): NW-SWEspaçamento (LV): 1 kmDireção (LC): NE-SWEspaçamento (LC): 18 km



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Figura 2.1 – área abrangida pelo levantamento do projeto Camaquã (área 1).

2.2. Projeto Rio Iguaçu

A área levantada é constituída pelos Blocos ACS-75, 76, 77, 78, 79 e 80,prospectados pelo Consórcio PAULIPETRO através da concessão da PETROBRAS sob oregime de contrato de risco. Neste caso, a PETROBRAS não é a contratante dos serviços, esim, a concedente na modalidade de contratos de risco. Para fins de levantamento, a área totaldo projeto foi subdividida em três (3) subáreas, possibilitando a atuação das aeronavesBandeirante, prefixo PT-GKJ e Islander, prefixo PT-KRO, em subáreas independentes (figura2.2). Foram utilizados os aeromagnetômetros de prótons, modelos G-801/3 (aeronaveBandeirante) e G-803 (aeronave Islander) da GEOMETRICS, cujos sensores foram montados,respectivamente, na ponta das caudas ("stinger") das aeronaves. O tempo de polarização, paraas duas aeronaves, foi de 0,5 segundo (CPRM, 2005). O projeto apresenta as seguintes

características técnicas:

Projeto Rio IguaçuIdentificação CPRM 4023Período 12/80 a 03/81Intervalo (AM): 100 mAltura de Vôo: 500 mDireção (LV): N-SEspaçamento (LV): 2 kmDireção (LC): E-WEspaçamento (LC): 20 km

Figura 2.2 – áreas abrangidas pelo levantamento do projeto Iguaçu.



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2.3. Projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná (Bloco Leste/Sul)

O projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná (bloco Leste/Sul), é parte de um conjuntode três projetos denominados de: “Bloco Oeste” de Identificação CPRM 4051, “Bloco

Leste/Norte” Identificação CPRM 4052 e “Bloco Leste/Sul” Identificação CPRM 4053.O "Bloco Leste/Sul" está delimitado pelas latitudes sul de 24 a 28 graus e entre alongitude de 53 a WGr. e as fronteiras do Brasil com a Argentina e o Paraguai. Olevantamento foi executado na altitude de 1.000 metros pela aeronave Islander, de prefixoPT-KRO, cuja velocidade média de operação foi de 200 km/h. Foi adotado o sistema desavegação "doppler", apoiado em controle visual através de imagens de satélite ampliadaspara a escala 1:100.000 (figura 2.3).

Foi utilizado o aeromagnetômetro de prótons, modelo G-803 da GEOMETRICS,cujo sensor foi montado na ponta da cauda ("stinger") da aeronave. O tempo de polarizaçãofoi de 1 segundo e a sensibilidade foi de 0,1 nT. (CPRM, 2005). O projeto apresenta asseguintes características técnicas:

Projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná (Bloco Leste/Sul)Identificação CPRM 4053Período 11/89 a 01/90Intervalo (AM): 100 mAltura de Vôo: 1000 mDireção (LV): N-SEspaçamento (LV): 3 kmDireção (LC): E-WEspaçamento (LC): 18 km

Figura 2.3 - Área abrangida pelo levantamento do projeto Borda Oeste da Bacia do Paraná(Bloco Leste/Sul).

3. Pré Processamento

3.1. Construção do Banco de Dados

O procedimento para construção do banco de dados do levantamento

aeromagnetométrico, seguiu as instruções constantes do manual do usuário do programaGeosoft (1997). Entre as exigências do programa existe a necessidade de que o banco dedados originais esteja disposto de forma que o programa Geosoft leia e organize os dados dolevantamento.



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Para a montagem do banco de dados são necessários os seguintes itens:- Cabeçalho para cada linha de vôo;- Seqüência dos dados idêntica em cada levantamento (verificação e edição dos

dados de coluna);

- Arquivo em formato ascii;

3.2. DATUM

O DATUM usado no estudo é o SAD69/96. Entretanto deve ser lembrado que oDATUM SAD69/96, não é mais o referencial geodésico para o Brasil. O novo referencialgeodésico estabelecido no decreto nº 5335/2005, assinado em 06/01/2005 e publicado em07/01/2005 no Diário Oficial da União é o SIRGAS2000. Assim, conforme o decreto, por umperíodo não superior a 10 anos, os dois sistemas de referencial geodésico, podem serutilizados em concomitância (IBGE, 2005).

3.3. Excluir linhas auxiliaresAs linhas auxiliares são vôos realizados perpendicularmente ao caminhamento do

levantamento, e têm como finalidade permitir a calibração do levantamento. Portanto, essesvôos devem ser excluídos do processo de modelagem.

4. Processamento

4.1. IGRF

O IGRF (International Geomagnetic Reference Field), é o modelo mais comum e,também, o mais conhecido e empregado para a remoção dos comprimentos de onda longos docampo magnético. O IGRF é usado para calcular o campo regional local durante o período dolevantamento. Para se obter os valores da variação anual dos componentes de Declinação (D),Inclinação (I), e Intensidade Total (F), são empregadas no cálculo, as coordenadas médias dolocal do levantamento, a altura de vôo, e a época média do levantamento.

Para realizar os cálculos foi empregado o módulo IGRF do programa Oásis Montaj,e foi obtido o seguinte resultado:

Características técnicas do levantamento 1010:

Época : 01 de Junho de 1973

Latitude : -29.35´Longitude -53.40´Componente Variação

" [ F ] 23801.192 nT / ano" [ D ] -8.9334305' / ano" [ I ] -28.4226879' / ano


Época : 15 de Janeiro de 1981Latitude: -27.15´Longitude: -52.50´

Componente Variação" [ F ] 23453.2328 nT / ano" [ D ] -11.7105978 / ano" [ I ] -27.6988705 / ano



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Época : 15 de Dezembro de 1989Latitude: -27.15´

Longitude:-53.15´Componente Variação" [ F ] 23182.5987 nT / ano" [ D ] -12.7422734' / ano" [ I ] -29.6420275' / ano

4.2. Continuação ascendente

É um filtro usado para comparar dados magnéticos tomados em altitudes diferentes.É considerado um filtro de limpeza, pois não produz efeitos e bordas nas fontes magnéticas.Também pode ser empregado para minimizar ou até mesmo remover ruídos e sinais de fontes

rasas.

4.3. Malha de interpolação

A escolha do espaçamento de uma malha de interpolação é muito relativo, pois agrandeza da malha interage com a variabilidade gerada pelos dados no espaçamento da menorcélula. No processo de geração da célula, quanto maior for o número de células entre osdados, maior será a variabilidade dos dados. A malha considerada ideal é de ¼ doespaçamento entre os dados. Entretanto, num levantamento aereogeofísico, este espaçamentoé irregular (ver item 2 - Características Técnicas dos Levantamentos).

Caso seja usada uma malha com espaçamento diferenciando dentro da célula,

usando-se uma dimensão para o sentido das linhas de vôo, e outro para o sentidoperpendicular a elas, haverá uma tendência de deformar as informações e conseqüentementeter-se-á um aspecto visual não muito agradável. Assim, é recomendável o emprego de umamalha regular quadrada onde os problemas de tendência são minimizados facilitando ainterpretação dos dados.

A escolha do tamanho mais adequado da célula é feito através de um estudocomparativo de malhas com dimensões iguais a 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/7, 1/8 etc. doespaçamento entre linhas de vôo, sendo escolhida a que apresentar o menor desvio padrão. Éobservado que células cujo espaçamento tende a ser menor do que 1/5 apresentam umavariação com tendência a descaracterizar o sinal devido a suavização excessiva dos dados.

4.4. Espectro de potência radial

A análise do espectro radial é um recurso qualitativo para determinar a profundidadedas fontes magnetométricas interpretada pelo domínio da freqüência. Essa metodologia não érecomendada para estimar a profundidade de forma quantitativa, pois a profundidade édeterminada pela média estimada em relação a um comprimento de onda (Gunn, 1997).

Na figura 4.1, é apresentado o gráfico do espectro radial da região em estudo, onde aprofundidade é estimada pela mudança de gradiente do espectro de potência. A mudança degradiente também corresponde à mudança de comprimento de onda, o que,conseqüentemente, pode caracterizar funções geológicas distintas, pois representam fontesmagnéticas distintas. A observação de diferentes gradientes determinou três fontes magnéticasdistintas cujos comprimentos de ondas são dados pela seguinte expressão:



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Unidade do terreno = (1/w) * 1000onde:w é o comprimento de onda dado pelo gráfico de espectro radial.

As fontes magnéticas, demarcadas pela mudança de gradiente são:• fontes magnéticas rasas e ruídos, com comprimentos de onda menores que 2,76Km. Profundidade estimada em 750 metros.

• Fontes magnéticas intermediárias apresentam comprimentos de ondas entre 2,76Km e 10,5 Km. O pacote da fonte intermediária está entre 750 metros até 1300metros.

• As fontes magnéticas profundas apresentam comprimento de onda maior que10,5 Km. Sua profundidade está estimada entre 1300 a 2300 metros.

Figura 4.1 – Espectro radial gerado do banco de dados magnéticos de Ametista do Sul.

4.5. Filtro cosseno direcional para eliminação de ruídos (linhas de vôo)

É um filtro que pode ser aplicado quando houver aspecto de direção das linhas devôo. Podendo assim ser aplicado durante qualquer etapa da modelagem, entretanto deve seraplicado com critério pois o seu uso pode induzir ao erro.

O emprego do filtro cosseno direcional, é utilizado quando num mapa interpolado osefeitos das linhas de vôo for muito significante podendo interferir na interpretação dosresultados. O emprego do filtro cosseno direcional (COSDIR) pode acarretar uma destruiçãodas informações que podem estar presentes no sentido das linhas de vôo. Nestes casos, o filtro

cosseno direcional deve ser usado com certa cautela e se tendo os devidos cuidados para nãofazer uma interpretação errônea do mapa onde foi usado o filtro.



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A função do filtro cosseno é suavizar as feições que ocorrem em um determinadosentido, neste caso, as linhas de vôo. Uma característica da aplicação desse filtro é o valorusado no grau de suavizaçã. Quanto mais baixo, mais abrupto é o valor do filtro, e o inversoocasiona a suavização excessiva, e apresentando ainda uma tendência a criar uma nova feição.

Usou-se a seguinte formula no cálculo:L(E,N)=| cosn ( α - θ + π /2) |onde “L” são as coordenadas, “n” é o grau de suavização, α é a direção da feição e θ

é a direção do filtro.

5. Modelagem

5.1. Redução ao pólo

O uso de um mapa de redução ao pólo, consiste em fazer com que a anomaliamagnética seja independente da direção do corpo litológico, já que esta é uma característicaque os corpos apresentam quando estão situados em pólos magnéticos.

Para que possa ser realizado este procedimento da transferência da anomalia, énecessário obter alguns dados físicos como a inclinação magnética, a declinação magnética eo campo total. Tais parâmetros físicos já foram realizados usando o modelo do IGRF (vercapítulo do IGRF).

A figura 5.1 mostra o perfil de uma anomalia magnética nas coordenadas dolevantamento e o perfil da anomalia reduzida ao pólo.

a bFigura 5.1 – Anomalia magnética a) 30º no hemisfério sul, b) no pólo.

O uso da metodologia de redução ao pólo ao invés da de redução ao equador, estárelacionada à posição espacial do levantamento situada em 27º de latitude. Segundo Silva(1986) e Mendonça e Silva (1993), para latitudes menores do que 15º, a expressão empregadapara redução ao pólo apresenta problemas de singularidade numérica obrigando assim, oemprego da metodologia de redução ao equador. Portanto nas áreas do levantamento ametodologia empregada é satisfatória.

5.2. Filtro passa alta

É um filtro de corte, isso significa que as altas freqüências não são filtradas. As altasfreqüências representam fontes de anomalias rasas. Entretanto os ruídos externos também sãorepresentados nesse comprimento de onda. O valor de corte é dado através do espectro depotência radial.



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5.3. Filtro passa banda

É um filtro de corte, projetado para representar os intervalos de freqüências pré-selecionados. A melhor representação de corte de freqüência é através do espectro de potência

radial.

5.4. Filtro passa baixa

É um filtro de corte, isso significa que as baixas freqüências não são filtradas.Assim, são salientados os comprimentos de onda longos, que representam as anomaliasdecorrentes de fontes profundas. O valor de corte é dado através do espectro de potênciaradial.

5.5. Derivadas horizontais e verticais

É uma técnica de realce das altas freqüências, e mede a taxa de variação do campomagnético anômalo à medida que esse se distancia ou se aproxima verticalmente da fontecausativa (Maas et al . 2003). Essa técnica é útil para delimitar e localizar melhor o centro docorpo após a redução ao pólo, bem como, os limites e as estruturas causadoras das principaisanomalias.

5.6. Gradiente horizontal

O gradiente horizontal de ordem zero, que é o resultante das combinações das 1 a derivadas horizontais em x e y, realiza um processo de transformação da fase do campomagnético (anomalias) e um realce das altas freqüências (bordas das anomalias).

( ) ( )[ ]21

22 dydx H += onde:H = Gradiente Horizontaldx = derivado em xdy = derivada em y

5.7. Sinal analítico

O sinal analítico corresponde a uma gama de métodos automáticos ou semi-automáticos que são baseados no uso de gradientes (derivadas) verticais e horizontais dasanomalias.

5.7.1. Amplitude do sinal analítico

A amplitude do sinal analítico é expresso por um vetor de adição das 1 a derivadasdas componentes reais nas direções x e y e na componente imaginária na direção z, querealiza um processo de localizar contatos magnéticos e suas profundidades.

222 dzdydx A ++=

onde:

A = Amplitude do sinal analíticodx = derivado em xdy = derivada em ydz = derivada em z



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5.7.2. Fase do sinal analítico

A fase do sinal analítico é definida pelo ângulo formado entre os vetores imagináriosda 1a derivada em z, pelos vetores reais da 1a derivada em x e y. Essa expressão permite

realizar a estimativa do mergulho e do contraste de susceptibilidade das fontes causadoras deanomalias.

+=

22

2

dydx

dzarctgφ

onde:φ = fase do sinal analíticodx = derivado em xdy = derivada em ydz = derivada em z

5.8. Integral vertical

A metodologia da integral vertical é usada para estimar a profundidade de fontescom pouco magnetismo, como é o caso das rochas intrusivas, em meio de rochas fortementemagnetizadas. Como nas demais metodologias o seu limite é a temperatura de Curie (Silva,1996).

5.9. Filtro correção de ganho automático AGC

O filtro AGC é um processo que deixa todas as anomalias com amplitudes iguais,independente da amplitude real. É bastante útil para definir lineamentos e feições estruturais,pois todas as anomalias serão representadas como tendo a mesma amplitude. O filtro AGC,normalmente, apresenta os melhores resultados quando aplicado aos dados de gradientevertical do campo magnético.

5.10. Continuação para cima (profundo)

O filtro de continuação para cima tende a atenuar as anomalias de curtocomprimento de onda, também denominadas de alta freqüência, e manter aquelas anomaliasde maior comprimento de onda. Isso depende da altura de Z para a continuação para cima.

Z<0

5.11. Continuação para baixo (raso)

A continuação para baixo tende a amplificar as anomalias de curto comprimento deonda. Caso os dados apresentem ruídos ou erros, esses tendem a ser amplificados durante esseprocesso, assim podem gerar mapas de ruídos.

Z>0Essa técnica pode oferecer bons resultados quando não existem anomalias profundas

associadas aos corpos rasos.

6. Resultados Alcançados

No mapa da figura 6.1, é apresentado o levantamento aerogeofísico que recobrea área em estudo, da região de Ametista do Sul e a área em estudo de São Martinho da Serra.



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Conforme o capitulo 2, são levantamentos distintos, realizados em épocas diferentes comprincípios lógicos e intenções de mapeamentos adventos da época.

Nesse relatório é apresentado o mapa processado de redução ao pólo que foirealizado sobre o dado magnetométrico. Nesse mapa são visualizadas regiões com as

anomalias. O mapa integral vertical é um mapa de profundidade, é possível identificar zonasde anomalias profundas, bem como, feições estruturais que estejam representadas emprofundidade. O gradiente horizontal esta realçando as altas freqüências e possibilitando adelimitação de estruturas. Já no mapa de alta freqüência, estão representadas as anomaliasrasas, sendo que o limite de corte de freqüência é resultado da analise de espectro de potenciaradial.

a b Figura 6.1 – Linha de vôo nas áreas de projetos gemas, a) região de Ametista do Sul, b) região

de São Martinho da Serra.



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a b

c dFigura 6.2 - Mapas de magnetometria processados, a) Redução ao pólo, b) Integral vertical, c)

Gradiente Horizontal, d) Alta freqüência.

7. Encaminhamentos Futuros

A seguir, são apresentadas as diretrizes básicas que deverão ser seguidas para aelaboração da continuidade do estudo dos dados aeromagnéticos na busca de um melhor

entendimento dos fenômenos e da compreensão das respectivas fontes magnéticas. Essasdiretrizes básicas consistem em:



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• Expandir a interpretação para além da área;• Delimitação das fontes magnéticas;• Analise das estruturas magnéticas;• Analise de continualidade magnética;• Analise de correlação lateral das fontes magnéticas;• Interpretação.

8. Referência Bibliográfica

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Australian Geology & Geophysics, 17 (2). pg. 31-38.GEOSOFT. 2005. Data Processing and Analysis System for Earth Science Applications. User

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