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Modelo

O que são modelos científicos?

Modelos Científicos

• Os modelos científicos são os meios com que os cientistas representam o mundo, tanto para si mesmos como para os demais.

• O objetivo que perseguem é interpretar (compreender) os fenômenos do mundo e atuar sobre eles.


• Para isso:

• os cientistas relacionam

• os fenômenos (reais) aos modelos (teóricos)

• como?

• mediante proposições ou hipóteses teóricas (Izquierdo et al. 1999).

Tectônica de placas (1960)

Geossinclinal


• O modelo representação da situação que se quer explicar,

• não é nem verdadeiro nem falso.

• As hipóteses sim que podem ser verdadeiras ou falsas, pois supõem semelhanças entre os modelos e os sistemas reais (Giere, 1992).

E o paradigma?

• Paradigmas são as realizações científicas universalmente reconhecidas, que durante algum tempo, fornecem problemas e soluções modelares para uma comunidade de praticantes de uma ciência.

Thomas Kuhn (A estrutura das revoluções industriais)

Modelo de Depósito Mineral

Informação sistematicamente agrupada que descreve os atributos (propriedades) essenciais de uma classe de depósitos minerais. e podem ser:

• Empíricos (descritivos)

• Teóricos (genéticos)(Cox et al. 1986)

IUGS-UNESCO Deposit Modelling Program, 1990.


Inclui:

• Feições geológicas

• Comodities econômicas

• Características de teor e tonelagem

• Ambiente geológico/tectônico

• Controle do minério

• Características geofísicas e geoquímicas(Kirkham 1990)

Avanços

• Disponibilidade de bancos de dados geológicos e de depósitos minerais dos serviços geológicos (USA, Canadá, Finlândia)

• Informática

• Sistemas de informação

Classificação Singer & Cox (1986)


Informação sistematicamente agrupada que descreve os atributos (propriedades) essenciais de uma classe de depósitos minerais e podem ser:

• Empíricos (descritivos)

• Teóricos (genéticos)(Cox et al. 1986)


Diagrama mostrando ambiente geológico/tectônico dos modelos em Cox & Singer (1986)

O modelo deve ser:

• Aberto suficiente para que novos tipos de depósitos podem ser adicionados no futuro;

• O utilitário deve achar facilmente os modelos apropriados para aplicar às rochas e ambiente geotectônico que está sendo investigado.

Ênfase da classificação

• Litotipo das rochas hospedeiras

• Posicionamento geotectônico do depósito

(feições mais aparentes ao geólogo durante as preparações dos mapas geológicos –classificação mais simples)

Compilação exaustiva das feições características de um número de depósitos pertencentes ao mesmo tipo.

Tipos de Modelo de Depósito Mineral

Empíricos (descritivos)

• Teóricos (genéticos)

• Teor e Tonelagem

• Probabilidade de ocorrência

• Modelo quantitativo de processos

(Cox et al. 1986)


• Proposta de modelos de depósitos minerais e a sua sequencia de elaboração (Cox & Singer, 1986).

Modelo Descritivo

• Compreende a listagem dos atributos reconhecidos como diagnósticos ou essenciais de um tipo de depósito,

• mesmo que as relações entre os atributos seja desconhecida.

• Descrição do ambiente geológico + • Descrição do depósito

• Abrem caminho para estudos de campo e de laboratório mais rigorosos.

Modelo Teor x tonelagem

• Útil na avaliação quantitativa do recurso e plano de exploração;

• Permite a estimativa dos recursos a serem descobertos sob diferentes condições de exploração e análise econômica das fontes potenciais.

• Fundamental em transformar a linguagem geológica em linguagem que economista pode usar.


• Apresentado em formato de gráfico para tornar fácil a comparação de dados e disposição destes.

• Envolve muitas etapas rígidas:

1- identificação de um grupo de depósitos bem explorados, que acredita-se ser do mesmo tipo a ser modelado;

2- os dados são compilados;


Quais dados:

• Média dos teores de cada commodity mineral (ou metal) de interesse econômico possível;

• Tonelagem baseada na produção total, reserva e recurso de mais baixo teor de cut-off disponível;

• Dados da mesma campanha de amostragem;

3. Dados são plotados

• Relação teores x frequencia acumulada de 118 depósitos de ouro em veios de quartzo e sulfetos em base mundial Cox & Singer, 1986).

• Relação tonelagem x frequencia acumulada de 118 depósitos de ouro em veios de quartzo e sulfetos em base mundial Cox & Singer, 1986).

• Tonelagem x Teor de ouro por tipo de depósito. O centro de cada elipse = a média do teor e tonelagem do tipo de depósito; a elipse = o 1º desvio padrão da média do teor e tonelagem, o elefante = média do teor e tonelagem dos 5 depósitos contendo mais ouro.

Modelo Genético

• Os atributos essenciais ao tipo de depósito são inter-relacionados por meio de um conceito teórico;

• Sempre usada alguma hipótese genética, ainda que pouco desenvolvida, para permitir o agrupamento de vários depósitos em um único tipo e diminuir o número de critérios.

Modelo Genético x descritivo

• Muitos autores preferem deixar clara a distinçãoentre os modelos descritivos e genéticos,sentindo que os modelos descritivos representema pura verdade enquanto os genéticos umaposição menos objetiva, filosófica.

• É desejável evitar interpretação confusa de fato,mas vale lembrar que a todo momento o geólogode campo extrapola a geologia em áreascobertas, adiciona um elemento “interpretativo”a um mapa “factual”.

Modelo Genético x descritivo

• Esta interpretação não é mais realista que um geoquímico adicionar um dado de isótopo de inclusão fluida, onde a assinatura isotópica de oxigênio mostre uma origem meteórica para o fluido em questão.

• Um modelo descritivo evolui para o genético e se torna mais flexível e poderoso.

Representação esquemática de um modelo de depósito:informações com ligações genéticas, introduzidas pelo Usuário.

Rocha encaixante

T formação

mineralogia

estrutural

idade

Ambientetectônico

tempo

Novo dado

informação

Ligação genética

Teste do modelo de depósito através de um estudo de caso e aquisição de novo dado levaa evolução do modelo com o tempo. O dado original ainda está lá, mas o usuário agora adotouconcientemente uma rede de ligações entre eles, com a idade e T de formação agora Irrelevantes ao modelo de depósito.

idade

T formação

Evoluindo nos modelos

Com um modelo dominantemente genético em mãos, mais dois modelos de depósitos podem ser gerados:

• Probabilidade de ocorrência

• Modelo quantitativo de processos

Modelo de probabilidade de ocorrência

• Modelo geológico determinístico.

• Modelos que predizem a probabilidade de um depósito (com teor e tonelagem apontados pelo modelo teor x tonelagem) ocorrer em determinada área.

• Obtenção de mapas com a localização das áreas mais favoráveis para a descoberta de novas jazidas minerais.

Modelo quantitativo de processos

• Método DPC (data-process-criteria)

• Descrevem quantitativamente um determinadoprocesso (ramo de genético);

• Permanece a questão: Quais são os critériosdiagnósticos de um tipo de depósito entre todosos atributos observados durante a descrição deum número grande de mineralizações?

• Estimativa de graus de necessidade e do grau desuficiência das características inventariadas dodepósito.

Modelo quantitativo de processos

• Como fazer: relacionar lista de característicascom lista de processos;

1. Evidencia é necessária quando ascaracterísticas são sempre formadas peloprocesso x: se as características estãopresentes significa que o processo ocorreu,se ausentes não ocorreu;

2. Características não suficientes, podem serformadas por mais de um processo.

exemplos

• Fluxo de calor ao redor de um pluton resfriando,

• Fluxo de fluido

• Taxas de crescimento de cristais em função da supersaturação, impurezas e T da solução

• Sequência e quantidade de minerais depositados por evaporação de águas do mar

exemplos

Maturidade de modelos descritivo-genéticos

• A taxa de ganho e o nível de entendimento da gênese varia muito de um tipo de depósito para outro:

Comparação de níveis de entendimento de alguns importantes tipos de modelos.

Ratio of effort expended to effort needed

• A taxa de aquisição de informação é muito irregular.

• Steps marcando as diferentes fases de conhecimento.

• Modelo nunca é completado.

person-years of effort (esquematic log-scale)

• Padrão de crescimento esquemático de entendimento de

alguns modelos genéticos.

Grade/tonnage Descriptive

Genetic Probabilityof occurrence

Quantitativeprocess

Exploration/development

X X X X X

Supply potential X x x X x

Land use X X x X x

Education x X X X X

Research guidance

X X X X X

Table 2. Comparison of application of the five model subtypes by various users

[Level of use: Major, X; minor, X; minimal, x]

http://www.geus.dk/minex/go15-dk.htm

Ex. de construção e/ou utilização de diversos modelos de depósitos –Groelândia

• Mapeamento e coleta de amostras para análise multi-elementar.

• Groelândia

• Avanço bárbaro depois da década de 1980

• Dados magnetomé-

tricos

• Banco de dados de várias técnicas

Principles of mineral potential mappingMineral potential map

Favourability for gold

AuSem Au

Quantified ignatures in different datasets

1. Composição de cor (Hymap dados em banda 18 e 2) em modelo do terreno. Granito com alteração propilítica em volta (vermelho ilita e goetita, amarelo jarosita))

2. Imagem de infravermelho mostrando o granito Mo-mineralizado, alteração hidrotermal de amarelo a laranja. Zona branca greisen a topázio.

Gelbe Rinne

Perspectiva de depósito de Mo em

granito Malmbjerg (stock mostrado por

linha tracejada branca.

• As zonas de alteração hidrotermal no campo.

• Skaergaard layered intrusion in East Greenland, modelo 3D geológico (EGP e Au)

Imagem Aster

• Outro modelo famoso:


• Os modelos sempre podem estar evoluindo e os usuários não devem temer modificar os modelos para aplicações específicas.

• Os modelos não podem ser usados cegamente e para aplicações efetivas,

• Geologia bem documentada é pré-requisito sempre!!


• As informações sobre depósitos continuam a aumentar.

• Isso cria um ambiente fértil para que o modelo evolua, possa ser testado, rejeitado ou refinado.

• Adaptado ao uso pessoal e aplicado de uma maneira flexível em um mundo economicamente mutável e ambientalmente mais consciente.

Problemas e oportunidades para MMD

• Os modelos genéticos são superiores aos descritivos pois possuem critérios para distinguir atributos essenciais de acidentais.

• E tem flexibilidade de acomodar variabilidade de fonte, processo e sítio deposicional.

• O elo entre depósitos e geologia regional ou global é importante para identificação de recurso, contudo é fracamente documentado.

Problemas e oportunidades para MDM

• Os MDM unem os depósitos minerais que nós procuramos e queremos explorar com a geologia que observamos.

• Quanto melhor o modelo, mais efetiva exploração e a avaliação do recurso mineral.

• Os modelos atuais são muito úteis, são essenciais para as descobertas e avaliações dos recursos para o século 21 e além, mas representam somente sistemáticas que devem ser implementadas;

Desenvolvimento e uso de MDM no USGS

• Nos anos 70s, predizer ocorrência de recursos minerais em depósitos não descobertos, foram coletados dados de teor e tonelagemde depósitos por tipo.

• Descrição precisa dos depósitos para definir qual população era relacionada com que modelo de teor-tonelagem e definir ambiente geológico.

Desenvolvimento e uso de MDM no USGS

Teste a que cada depósito passava:1. O modelo deve definir o ambiente geológico do tipo

de depósito e excluir a grande parte do planeta que não se encaixa neste modelo;

2. Se houver dados de teor e tonelagem, o modelo deve definir um grupo de depósitos que compartilham de feições geológicas comuns e se encaixam em uma distribuição log-normal de valores de teor-tonelagem.

• Mapas de modelos de depósitos – substituíram os mapas metalogenéticos.

Modelos em regiões encobertas.

Distribuição temporal geral de alguns depósitos minerais importantes e associação com:

margem convergente x ambiente intracratônico ou margem continental passiva

Distribuição muito mais ampla do Au orogênico, refletindo a formação em níveis crustais mais profundos com mais probabilidade de serem preservados em cinturões mais antigos.

Distribuição secular de depósitos Cu-Au pórfiro, Au -Agepitermal e Au orogênico. Os dois primeiros se formam a níveis crustais relativamente rasos, foram erodidos dos resgitros geológicos anteriores a 20-30 Ma

(exceções mesozoicas gigantes).

Let us consider a set of drilling intersections

A very conservative geologist’s interpretation.

A conservative geologist’s interpretation.

An optimistic geologist’s interpetation.

A very optimistic geologist’s interpretation.

An extremely optimistic geologist’s interpretation.

A geophysicist’s interpretation.

The mining engineers interpretation.

Usos & (abusos) dos modelo de Depósitos Minerais na exploração mineral

Todo mundo usa modelos na exploração mineral, mas poucos insights são dados quanto a construção, como influenciam os programas de exploração e como podem evoluir.

(Hodgson, 1993)

Deve ser enfatizado que os modelos são facas de dois gumes:

• Por um lado, poderosa ferramenta para organizar dados, aumentando o entendimento e predição;

• Por outro, excluindo os dados que não encaixam no modelo, tem um efeito terrível, o que pode levar a desacreditar no modelo.

Usos & (abusos) dos modelo de Depósitos Minerais na Exploração Mineral

O que é exploração mineral:

Grande área

Critérios geológicos para seleção de área para exploração +

Técnicas de exploração

Área pequena

Critérios geológicos para seleção de área (para exploração)

• Presença ou ausência de determinada feição geológica (geofísica, geoquímica).

• Critérios de seleção de área são concretos, feições mensuráveis, não conceitos.

• Ex. dos centros vulcânicos em VHMS.

Critérios para seleção de área

• A maioria do trabalho de exploração mineral consiste em definir a distribuição de critérios geológicos para seleção de área na exploração.

• O termo “estratégia de exploração” refere-se a sequência de atividades, as quais resultam na redução progressiva no tamanho da área.

• A melhor estratégia de exploração otimiza o equilíbrio entre custo x eficiência no processo de seleção de área.

Diagrama mostrando a sequência de exploração relativa a custo/benefício. Estratégia otimizada é: atividades com menor custo, relativo ao retorno econômico. Cada tipo de atividade de exploração dá um retorno menor em investimento, a medida que prossegue. E é substituída pela atividade seguinte com custo/benefício melhor, nos pontos de decisão, onde o tamanho da área a ser explorada é reduzida.

Beneficio

Custo

Seleção de área regional

Ponto de decisão: reconhecimento

Exploração de reconhecimento

Follow-up preliminar

Follow-up detalhe

Critérios para seleção de área

Fatores críticos à estratégia de exploração:

1. Otimizar o custo x eficiência, dos métodos usados para determinar a presença ou ausência de feições, onde se baseia a seleção de área;

2. Usar o critério apropriado para seleção de área, e saber a relativa importância deste.

Modelos: Critérios para seleção de área

• Os critérios para seleção de área não podem ser somente feições espacialmenteassociadas ao minério.

• Devem estar geneticamente relacionados com o minério de alguma maneira.

• Se não a associação pode ser acidental!

• Não sendo um bom guia exploratório.

• Relativamente fácil de identificar, técnicas de campo.


Os critérios para seleção de área podem ser ordenados em 3 hierarquias:

1. A escala em que está associado a mineralização, a escala em que o critério será usado;

2. A confiança que se tem que a feição é parte essencial (e não acidental) do ambiente;

3. sua relação (se tiver) com a qualidade econômica do depósito

1. Escala

• Os critérios de grande escala são considerados para definir ambientes geológicos favoráveis para a mineralização.

• As feições de menor escala definem o depósito.

Problemas:

Um dos maiores problemas é saber a confiabilidade do critério para seleção de área, o segundo é dimensionar a hierarquia dos critérios.

Duas sistemáticas:1. a distribuição de feições na população natural

conhecida do depósito é listada.Feição listada com a frequência relativa de ocorrência

em associação com o minério e ausência em áreas sem minério.

Modelo Empírico.

2. Modelo Empírico ou descritivo

• a principal fraqueza do modelo puramente empírico é que nem todos os dados podem ser usados para construir o modelo.

Ex. inclusões fluidas e isótopos estáveis em um determinado depósito.

• Outro problema, não se pode predizer feições, no banco de dado original.

Problemas:

segunda sistemática:

1. Usar modelo genético: explica relações empíricas em termos de processos geológicos causativos.

• As feições descritivas são classificadas quanto a importância e confiança como critério de seleção de área, de acordo com sua relação com o processo de formação do minério.

Problemas:

É melhor usar a teoria e dados geológicos para melhorar o modelo empírico bruto para um modelo genético mais refinado, sustentando aquelas feições que mostram uma associação forte com o minério, mas não podem ser explicadas e mantendo-as como critério de seleção de área.

Método idealizado para construir um modelo genético para um tipo de depósito mineral e usá-lo como critério de seleção de área.

População de depósitos

Depósitostípicos

compilação

Pesquisageológica

Feições geológicas &seus padrões de associações

+

Processos geológicos Possíveis

análise

Modelo de processo formador do minério

predição

Feições adicionais ?

Critérios para seleçãode área

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