UNIVERSIDADE DE BRASLIA
INSTITUTO DE GEOCINCIAS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOCINCIAS
APLICADAS
CARACTERIZAO DO ARCABOUO TECTNICO DO TERRENO
SO JOS DO CAMPESTRE, PROVNCIA BORBOREMA,
COM BASE EM DADOS DE AEROGEOFSICA
DISSERTAO DE MESTRADO N 037
ISRAEL LACERDA DE ARAUJO
BRASLIA
2012
UNIVERSIDADE DE BRASLIA
INSTITUTO DE GEOCINCIAS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOCINCIAS
APLICADAS
CARACTERIZAO DO ARCABOUO TECTNICO DO TERRENO
SO JOS DO CAMPESTRE, PROVNCIA BORBOREMA,
COM BASE EM DADOS DE AEROGEOFSICA
ISRAEL LACERDA DE ARAUJO
Dissertao de Mestrado elaborada junto ao Curso
de Ps-Graduao em Geocincias Aplicadas (rea
de Concentrao em Geofsica Aplicada), do
Instituto de Geocincias (IG) da Universidade de
Braslia (UnB), para concesso do ttulo de Mestre
em Geocincias Aplicada
Orientadora:
Prof. Dr. Roberta Mary Vidotti
Coorientadores:
Prof. Dr. Roberto Alexandre Vitria de Moraes
Prof .Dr. Elton Luiz Dantas
Banca examinadora:
Prof. Dr. Reinhardt A. Fuck (UnB)
Prof. Dr. Francisco Hilrio Rego Bezerra (UFRN)
BRASLIA
JULHO DE 2012
minha maior inspirao de vida:
Minha me Noeme do Carmo Arajo
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
i
Dissertao de mestrado
AGRADECIMENTOS
Gostaria primeiramente de agradecer a Deus por conceder-me a pacincia e
a fora necessria, pois intercedeu para que pudesse continuar este projeto sempre que
estava prestes a desistir.
Agradeo a ESRI pela disponibilizao do Pacote de ferramentas que
compem a Famlia ArcGis 10 por intermdio do contrato n 2011 MLK 8733 e a
IMAGEM pelo apoio e viabilidade da concretizao do termo de uso entre o IG-UnB e
a ESRI e pelo suporte aos softwares.
Agradeo aos amigos gelogos que me ajudaram nas revises e auxlio, em
especial aos amigos Rafael Brant, Saulo Carreiro, Diego Pereira, Diogo Baleeiro,
Thiago Carvalho e Bruno de Jesus.
Aos amigos da Carreira de Infraestrutura Rodolfo Salomo, Martha
Martorelli, Fbio Henrique, Ktia Tancon, Renato Sampaio, Paulo Henrique Nonato e
Frederico Meira, dentre outros que sempre me incentivaram a continuar.
Aos meus orientadores, Prof. Roberto Alexandre Vitria de Moraes e
Roberta Mary Vidotti, pela pacincia ao longo desse perodo, e ao Professor e amigo
Elton Dantas, pelos ensinamentos ao longo desses oito anos, ora impaciente ora
motivador, sem o qual no poderia ser o profissional de hoje.
No menos importante, agradeo a toda minha famlia, minha me, Noeme
do Carmo Arajo, meus irmos, Ismael e Dionsia Lacerda de Arajo, ao meu sobrinho
e afilhado Miguel Lacerda e a minha namorada amiga e confidente.
A todos, muito obrigado.
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ii
Dissertao de mestrado
RESUMO
Na poro Nordeste do Domnio Rio Grande do Norte (Provncia Estrutural
Borborema), no Macio So Jos do Campestre, foram desenvolvidos estudos, com
base na anlise do espectro radial ponderado de potncia do Campo Magntico Total,
para individualizao de limites fsicos de blocos crustais cujos limites so marcados
por um conjunto de cisalhamentos transcorrentes profundos que compem a trama
tectnica do Macio So Jos do Campestre. Este sistema apresenta tendncia estrutural
marcadamente N70E e N30E correlacionados ao Lineamento Patos e s Zonas de
Cisalhamento Joo Cmara, Remgio e Brejinho. Estas estruturas regionais so
interpretadas como limites de blocos crustais denominados Bloco Alagoinha e Pedro
Velho, respectivamente localizados a sul e a norte do Lineamento Patos, Blocos So
Jos do Campestre, Brejinho, Taipu e Rio do Fogo, a leste da Zona de Cisalhamento
Brejinho, e os Blocos Dona Ins e Japi a sul da Zona de Cisalhamento Brejinho. A
assinatura geofsica permite delimitar o limite dos Complexos Santa Cruz, Serrinha
Pedro-Velho e Joo Cmara, ambos de idade paleoproterozica. O ciclo de orognese
brasiliana definiu feies magnticas de primeira ordem, alm de reativar estruturas
preexistentes, com o alojamento de corpos granticos neoproterozico preferencialmente
nestas zonas de cisalhamento.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
iii
Dissertao de mestrado
ABSTRACT
In the northeastern portion of Rio Grande do Norte Domain (Borborema
Structural Province), at So Jos do Campestre Massif, studies were conducted based on
weighted analysis of the radial power spectrum of the Total Magnetic Field for
individualization of physical boundaries of crustal blocks whose boundaries are marked
by a set of transcurrent shear zones that make up the deep tectonic fabric of the So Jos
do Campestre Massif. This system shows remarkably structural trend N70E and N30E
correlated to the Patos Lineament and Joo Cmra Shear Zone, Remigio Shear Zone and
Brejinho Shear Zone. These regional structures are interpreted as a limit of crustal
blocks called Alagoinha Block and Pedro Velho Block, wich are are located,
respectively, to the southern and northern of the Patos Lineament. So Jos do
Campestre Block, Brejinho Block, Taipu Block and Rio do Fogo Block, are located to
the eastern of Brejinho Shear Zone, and finally, Japi and Dona Ines Blocks are located
to southern at the Brejinho Shear Zone. The geophysical signature allows to define the
boundary between Santa Cruz and Serrinha-Pedro Velho. The cycle of orogenesis
brasiliana set features magnetic first order, and reactivate preexisting structures, with
the granite intrusions preferentially in these Neoproterozoic shear zones.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
iv
Dissertao de mestrado
NDICE
AGRADECIMENTOS i
RESUMO ii
ABSTRACT iii
NDICE iv
LISTA DE FIGURAS vi
LISTA DE TABELAS viii LISTA DE ABREVIAES ix
CAPTULO 1 INTRODUO 1 1.1 Localizao e Aspectos geomorfolgicos 4
CAPITULO 2 MATERIAIS E MTODOS 6
CAPITULO 3 ARCABOUO GEOTECTNICO DA PROVINCIA ESTRUTURAL BORBOREMA
8
3.1 Domnio Rio Grande do Norte (DRN) 11
3.1.2 Macio So Jos do Campestre 12
CAPTULO 4 MTODOS GEOFSICOS APLICADOS 17 4.1 Fundamentaes Tericas 17
4.1.1 Magnetismo dos Materiais 20
4.1.2 Magnetizao das Rochas 21
4.2 Origem e Processamento dos Dados Geofsicos 22
4.2.1 Interpolao 2d em Malha Regular 24
4.2.1.1 Micronivelamento dos Dados 25
4.2.2 Tratamento dos Dados Aeromagnticos 26
4.2.2.1 Campo Magntico Anmalo CMA 26 4.2.2.2 Amplitude do Sinal Analtico ASA 28 4.2.2.3 Amplitude do Gradiente Horizontal Total AGHT 29 4.2.2.4 Derivada Vertical - Dz 29
4.2.2.5 Inclinao do Sinal Analtico - ISA 30
4.2.2.6 Espectro radial de potncia 31
4.2.3 Tratamento dos Dados de Gamaespectrometria 32
4.2.3.1 Canal do Potssio 35
4.2.3.2 Canal do Trio 35
4.2.3.3 Canal do Urnio 35
4.2.3.4 Canal da Contagem Total 36
CAPTULO 5 INTERPRETAO GEOFSICA 37 5.1 Interpretao de Gamaespectrometria 37
5.1.1 Estruturas Gamaespectromtricas 38
5.1.2 Domnios integrados (CT) 38
5.1.3 Domnios Gamaespectromtricos 39
5.2 Interpretao de Magnetometria 50
5.2.1 Modelo espectral de profundidade das fontes magnticas 51
5.2.2 Domnios e estruturas magnticos 59
5.2.2.1 Domnios magnticos da faixa B0 fontes magnticas profundas 59 5.2.2.2 Domnios magnticos da faixa B1 61
5.2.2.3 Domnios magnticos das faixas B2 e B3 62
5.2.2.4 Estruturas magnticas 66
5.2.4 Anlise de rudo a partir do processamento dos dados magnticos. 71
5.2.5 Modelo Fsico 72
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v
Dissertao de mestrado
CAPITULO 6 ARCABOUO TECTNICO E GEOFSICO DO DOMNIO SO JOS DO CAMPESTRE
75
6.1 Macio So Jose do Campestre 82
6.2 Terrenos Paleoproterozicos 84
6.3 Faixa Serid e Intruses Neoproterozicas 88 6.4 Vulcanismo e Cobertura Fanerozica 90
CAPTULO 7 CONCLUSES E DISCUSSES FINAIS 91
REFERNCIAS 94
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vi
Dissertao de mestrado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Localizao da rea objeto dos trabalhos aqui propostos, representada pelo
retngulo vermelho hachurado..........................................................................................4
Figura 3.1 Domnios e terrenos tectono-estratigrficos da Provncia Estrutural
Borborema (modificado de Santos, 2000 e Brito Neves et al., 2000).............................10
Figura 3.2 Mapa do Arcabouo estrutural do Macio So Jos do Campestre
(modificado de Dantas, 1998).........................................................................................13
Figura 3.3 Mapa Litolgico das Folhas So Jose do Campestre e Joao Cmara
(modificado de Dantas e Roig, 2010)..............................................................................14
Figura 4.1 - Onda senide de alta frequncia (linha tracejada) amostrada em pontos
discretos gera onda de mais baixa frequncia (linha contnua) (Davis, 1986)................24
Figura 4.2 Fluxograma de processamento para os dados de magnetometria...............27
Figura 4.4 Espectro de radiao gama (Minty 1997)...................................................33
Figura 4.5 Fluxograma de processamento para os dados de gamaespectrometria.......34
Figura 5.1 Imagem do Potssio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao
de 315.............................................................................................................................42
Figura 5.2 Imagem do Trio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao de
315..................................................................................................................................43
Figura 5.3 Imagem do Urnio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao
de 315.............................................................................................................................44
Figura 5.4 - Mapa de Lineamentos da Gamaespectrometria (CMY K:Th:U)..............45
Figura 5.5 Mapa de Contagem Total (Imagem Sombreamento de inclinao de 45 e
declinao de 315)...............................................................................................................46
Figura 5.6 Imagem de composio RGB K:Th:U.....................................................47
Figura 5.7 Imagem de composio CMY K:Th:U....................................................48
Figura 5.8 Mapa de Domnios Gamaespectromtricos interpretados, de acordo com a
Tabela 5.1. Sobreposio ao produto RGB K:Th:U.....................................................49
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vii
Dissertao de mestrado
Figura 5.9 Espectro radial de potncia do Campo Magntico Total CMT................52
Figura 5.10 Campo Magntico Anmalo micronivelado.............................................54
Figura 5.11 Campo Magntico Anmalo da Faixa B0.................................................55
Figura 5.12 Campo Magntico Anmalo da Faixa B1................................................56
Figura 5.13 Campo Magntico Anmalo da Faixa B2................................................57
Figura 5.14 Campo Magntico Anmalo da Faixa B3................................................58
Figura 5.15 - Mapa de Domnios Magnetomtricos, interpretado a partir da
ASA_CMA_B0...............................................................................................................60
Figura 5.16 Mapa de Domnios Magnetomtricos, interpretado a partir da
ASA_CMA_B1...............................................................................................................63
Figura 5.17 Mapa de Domnios Magnetomtricos (alto vermelho, mdio verde,
baixo - azul). Interpretado a partir da ASA_CMA_B2...................................................64
Figura 5.18 Mapa de Domnios Magnetomtricos (alto vermelho, mdio verde,
baixo - azul). Interpretado a partir da ASA_CMA_B3 (Sombreamento de inclinao de
45 e declinao de 315)................................................................................................65
Figura 5.19 Lineamentos Magnetomtricos (em azul) interpretados a partir da
ISA_CMA_B0. Destaque s tendncias N30E e N70E ...............................................67
Figura 5.20 Lineamentos Magnetomtricos (vermelho bord) interpretados a partir da
ISA_CMA_B1. Destaque s tendncias N30E e N70E, N30W e E-W.......................68
Figura 5.21 Lineamentos Magnetomtricos (laranja) interpretados a partir da
ISA_CMA_B2.................................................................................................................69
Figura 5.22 Lineamentos Magnetomtricos (verde) interpretados a partir da
ISA_CMA_B3.................................................................................................................70
Figura 5.23 Fluxograma do processo de segregao e aglutinao do Campo
Magntico Anmalo segundo o espectro de potncia.....................................................73
Figura 5.24 Modelo Fsico para o Macio So Jos do Campestre..............................74
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
viii
Dissertao de mestrado
Figura 6.1 Principais unidades tectono-estratigrficas compiladas de Angelim et. al.
(2007) e estruturas interpretadas neste trabalho (Figura 5.24)........................................76
Figura 6.2 Correlao entre modelo fsico e arcabouo geolgico..............................77
Figura 6.3 Terminao em splay do Lineamento Patos (L-P)......................................79
Figura 6.4 Encurvamento de N30E para N90E na ZC Joo Cmara.........................80
Figura 6.5 Segmentao da Zona de Cisalhamento Brejinho (ZC-Br). a) Santa Cruz-
So Jos do Campestre; b) Brejinho (sotoposta cobertura fanerozica)......................80
Figura 6.6 Zona de Cisalhamento Remgio ZC-RM (01 e 02) interpretado a partir do
ASA do CMA (faixa B0, figura 5.15) sotoposto aos blocos interpretados neste trabalho
(Figura 6.2). b) A ocorrncia de falhas de movimento dextral e sinistral podem ser
explicadas pelo modelo de rotao de blocos modificado de Dantas (1997)..................81
Figura 6.7 Interpretao do modelo de domos (branco) e quilhas (marrom) para a rea
do ncleo arqueano do MSJC. ASA e ISA (transparente) do CMA da banda B0..........84
Figura 6.8 Assinatura gamaespectromtrica dos terrenos paleoproterozicos. a)
Complexo Santa Cruz, hachurado horizontalmente; b) Complexo Serrinha-Pedro Velho,
hachurado verticalmente; c) Complexo Joo Cmara.....................................................85
Figura 6.9 Sutes granticas neoproterozico. Sute Itaporanga representado por: a)
Granito Barcelona, e; b) Granito Gameleira. Sute Catingueira representado por: c)
Granito Japi; d) Granito Dona Ins, e; e) Granito Taipu.................................................88
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 Classificao das unidades gamaespectromtricas para a regio do TSJC, de acordo com os teores de Potssio, Trio:...............................................................................................41
Tabela 5.2: Caractersticas das faixas do espectro de energia para a regio do TSJC................53
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
ix
Dissertao de mestrado
LISTA DE ABREVIAES
Amplitude do Gradiente Horizontal Total AGHT
Amplitude do Sinal Analtico do Campo Magntico Anmalo ASA
Campo Magntico Anmalo CMA
Campo Magntico Total CMT
Servio Geolgico do Brasil CPRM
Contagem Total CT
Departamento Nacional de Produo Mineral DNPM
Derivada Vertical Dz
Domnio Rio Grande do Norte DRN
Domnio So Jos do Campestre DSJC
Espectro de potncia radialmente ponderado EPRP
Frequncia de Nyquist fn
Idade modelo TDM
Inclinao do Sinal Analtico ISA
International Geomagnetic Reference Field IGRF
Lineamentos Patos LP
Lineamento Pernambuco LPE
Macio So Jos do Campestre MSJC
Mtodo Urnio-Chumbo U-Pb
Projeto Geofsico Brasil Canad PGBC
Sistema de Informao Geogrfica SIG
Terreno So Jos do Campestre TSJC
Tonalito-trondhjemito-granodiorito TTG
World Global System WGS1984
Zona de Cisalhamento Brejinho ZC-Br
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
1
Dissertao de mestrado
1. INTRODUO
Antigos ncleos arqueanos apresentam-se como resultado de complexos
processos geolgicos. Muitas vezes essas unidades so marcadas por mltiplas
assinaturas tectnicas devido aos processos de polideformao, retrabalhamento crustal
e reativao tectnica, alm de geralmente estarem sobrepostas por sedimentos recentes.
Em ncleos preservados em margens passivas modernas so comuns processos de
retrabalhamento crustal, em que diferentes episdios de deformao podem causar
obstculos no entendimento da histria evolutiva e formao de crosta continental da
regio.
No intuito de compreender a evoluo tectnica e a configurao de terrenos
antigos, faz-se uso de ferramentas de integrao de dados de geologia de campo, das
relaes estruturais e de determinaes geoqumicas e geocronologia absoluta e obter
subsdios para o arcabouo tectnico destas reas. Este processo envolve uma avaliao
minuciosa do registro geolgico em superfcie. Sob esta gide, e de forma
complementar, as tcnicas baseadas em dados geofsicos tm sido utilizadas para o
entendimento dos processos geolgicos dominantes abaixo da superfcie e para
segmentao de blocos ou terrenos tectnicos que marcam as descontinuidades
geofsicas ou geolgicas em profundidade.
Poucos exemplos existem na literatura seguindo estes preceitos, em que se
procura realizar a delimitao de terrenos e domnios tectnicos em regies antigas.
Modelos de compartimentao tectnica obtidos por meio da modelagem em trs
dimenses via dados de magnetometria e gravimetria em terrenos arqueanos contendo
rochas do tipo greenstone belts, apresentam peculiaridades geofsicas e geolgicas que
permitem caracterizar fontes profundas e enraizamento do ncleo arqueano, como no
caso do Crton de Pilbara, na regio noroeste da Austrlia (Wellman, 2000).
Por sua vez, a integrao de informaes de geocronologia, mapeamento
geolgico e magnetometria com vistas a reinterpretar os limites da crosta
paleoproterozica na regio centro-norte dos Estados Unidos da Amrica foi usado por
Holm et. al. (2007) para o aprimoramento do modelo de evoluo dos terrenos
paleoproterozicos dos cintures orognicos de Penokean, Yavapai e Mazatzal, que
foram formados em episdios de rpida formao de crosta e acreso crustal.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
2
Dissertao de mestrado
Feies tectnicas podem ser mais bem detalhadas quando compreendida
a relao da herana estrutural e a reativao de estruturas pr-existentes. Depsitos
minerais so possveis de serem identificadas pela existncia de mltiplos horizontes
magnticos, alojamento de pltons, metamorfismo de alto grau ou alterao hidrotermal
pervasiva de xido de ferro atravs da determinao das propriedades petrofsicas e em
levantamentos de aeromagnetometria (Crawford et. al., 2010).
As principais tcnicas empregadas nestes estudos, por intermdio de
refinamento e processamento de dados e aeromagnticos, so Deconvoluo de Euler,
local wavenumber e amplitude do sinal analtico do campo magntico anmalo, como
proposto por Bournas et. al. (2003) para o Escudo de Tuareg, localizado na poro leste
de Hoggar (Algeria).
A composio rochosa das regies mais antigas, que abarcam unidades
metassedimentares aluminosas, cherts, carbonatos, clcio-silicticas e rochas gneas do
tipo TTG, geralmente apresentam anomalias de baixa amplitude do sinal analtico
(anomalia magntica). Na regio sul da Austrlia, no Crton Gawler, uma sucesso de
rochas do tipo greenstone belt, komatiitos, basaltos toleticos, formaes ferrferas
bandadas e intruses mficas so representadas por anomalias de maior amplitude e
frequncia nos mapas magnticos. (Stewart e Betts, 2010).
Ainda segundo Stewart e Betts (2010), contrastes geofsicos ocorrem entre
as bordas dos ncleos arqueanos e os terrenos adjacentes devido s diferentes
composies mineralgicas, sendo que estes limites so geralmente coincidentes com
zonas de cisalhamento dcteis de escala regional.
No obstante, alm da complexa trama de zonas de cisalhamento nas bordas
dos domnios, estas reas expem configuraes estruturais de dobramentos que
permitem inferir o grau de deformao devido ao processo de evoluo tectnica,
quanto comparao entre as dobras apertadas e abertas que ocorrem no sistema e que
ficam bem marcadas nos produtos de primeira derivada e inclinao do sinal analtico
do campo magntico anmalo, conforme pode ser observado em Stewart e Betts (2010),
em regies geologicamente similares a abordada neste trabalho.
Especificamente em relao Provncia Borborema, destaca-se a descoberta
de rochas crustais com mais de 3,45 Ga no Macio So Jos do Campestre MSJC
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
3
Dissertao de mestrado
(Dantas, 1997), que compe terreno alctone denominado Terreno So Jos do
Campestre.
O MSJC, que representa o mais antigo fragmento de crosta continental
existente na plataforma Sul Americana, configura-se como entidade alctone, ou terreno
extico, aglutinada s unidades neoproterozicas quando do ciclo Brasiliano, com a
peculiaridade de alocar-se prximo fronteira entre a crosta continental e a crosta
ocenica (Dantas et. al., 2004). Esta configurao geotectnica, com eventos registrados
desde o Arqueano at o Cenozoico, proporciona alto grau de complexidade para o
estudo geodinmico da regio em questo.
Desta forma, dados de geofsica (e.g. magnetometria e gravimetria), tornam-
se relevantes devido possibilidade de estudo indireto de feies profundas e rasas
relacionadas crosta continental. O uso destas, juntamente com informaes de
superficie trazidas pela gamaespectrometria, possibilita ampliar o conhecimento
geolgico e geofsico da regio e repercute igualmente na explorao mineral local,
fatores de interesse tanto cientfico quanto econmico.
Com estes preceitos, este trabalho objetiva a utilizao de mtodos de
processamento e interpretao de dados aerogeofsicos de magnetometria e
gamaespectrometria como ferramenta para aprimorar e ampliar o conhecimento
geofsico e geolgico, do Macio So Jos do Campestre e seus componentes
tectnicos.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
4
Dissertao de mestrado
1.1 Localizao e aspectos geomorfolgicos
Conforme ilustrado na Figura 1.2, a rea em estudo est localizada no
extremo nordeste do Brasil, na poro leste do Rio Grande do Norte e da Paraba e
abrangida em sua totalidade pela Carta ao milionsimo SB-25 (Almeida, 1981; Brito
Neves, 1975) e pelo Projeto Aerogeofsico Borda Leste do Planalto da Borborema
(CPRM, 2012). Limita-se pelas coordenadas geogrficas de 3600 W e 7 00S e pela
costa Brasileira a leste e norte da rea.
Figura 1.1 - Localizao da rea objeto dos trabalhos aqui propostos, representada pelo
retngulo vermelho hachurado. A rea de estudos recobre a poro setentrional dos
estados do Rio Grande do Norte e Paraba.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
5
Dissertao de mestrado
O acesso principal poro norte da rea realizado atravs da BR-304, que
liga as cidades de Natal a Fortaleza e, na parte sul pela BR-101 (Natal-Joo Pessoa) e
BR-226 (Natal - Currais Novos). Alm disso, a regio servida por diversas estradas
estaduais interligando as pequenas cidades.
A regio apresenta como caracterstica geomorfolgica o relevo plano
composto de afloramento de rochas do embasamento cristalino, e inselbergs isolados
que caracterizam os granitos brasilianos (Jardim de S, 1994; Sial, 1986). Coberturas
tabulares compostas de sedimentos Tercirios formam a Serra de Santana e Serra de
Picu, e so bem destacadas na paisagem local. As rochas sedimentares que compem a
Bacia Potiguar recobrem a costa norte do Rio Grande do Norte, formando uma
superfcie altiplana.
O clima semirido presente na regio nordeste possibilitou o estancamento
dos processos intempricos e, como consequncia, possibilitou razovel exposio dos
afloramentos do embasamento. Os principais acidentes geogrficos presentes na rea
so os rios Trairi e Cear-Mirim no Rio Grande do Norte e os rios Jac e Curimata na
Paraba.
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
6
Dissertao de mestrado
2. MATERIAIS E MTODOS
Os mtodos aplicados tem como base: i) o levantamento bibliogrfico sobre
o conhecimento geolgico do arcabouo geotectnico pr-cambriano da Provncia
Estrutural Borborema, bem como sua contextualizao na evoluo do antigo continente
Gondwana; ii) processamento e interpretao de dados aerogeofsicos de magnetometria
e gamaespectrometria; iii) integrao e interpretao conjunta destes dados.
O conjunto de dados foi estruturado em base de dados georreferenciada com
parmetro cartogrfico de datum horizontal World Global System WGS1984 e
sistema de coordenadas com projeo UTM Zona 25 em Sistema de Informao
Geogrfica - SIG, com o intuito de possibilitar a interpretao e integrao de
informaes geolgicas e geofsicas.
A etapa de tratamento e processamento dos dados geofsicos foi executada
com a plataforma Oasis Montaj (verso sete), por meio da gerao de malhas regulares
de espaamento de 100 metros e aplicao de filtros, tendo ento uma serie de produtos
gerados a partir campo magntico residual, para os dados de magnetometria, e mapas de
contagem total, dos elementos trio, urnio e potssio alm de composies ternrias
para os dados gamaespectromtricos.
A partir destes produtos foram interpretadas feies e domnios geofsicos,
com a caracterizao dos elementos para elaborao do mapa fsico da regio em
estudo. Em seguida os dados foram integrados para efetuar a correlao das
caractersticas geofsicas e geolgicas.
No intuito de antecipar as etapas desenvolvidas, para melhor compreenso
do leitor e para que este tenha uma viso geral do que proposto, esta dissertao foi
organizada em 7 captulos.
Os Captulos 1 e 2 apresentam resumidamente a motivao para utilizao
das ferramentas geofsicas, bem como a localizao da rea escolhida e suas
caractersticas geogrficas, e resumidamente os materiais e mtodos utilizados para o
desenvolvimento da presente dissertao.
O Capitulo 3 composto pela reviso bibliogrfica do arcabouo geolgico
da Provncia Estrutural Borborema, com nfase nas informaes que envolvem o
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7
Dissertao de mestrado
Macio So Jose do Campestre MSJC, que compreende parte do Domnio Rio Grande
do Norte DRN, alm de estudos nos quais foram utilizados mtodos magnetomtricos
e gravimtricos para compartimentao do arcabouo tectnico da referida provncia.
O capitulo 4 compreende uma reviso do estado da arte acerca da teoria
geofsica dos mtodos utilizados neste trabalho, a descrio dos parmetros do
aerolevantamento geofsico pelo qual foram gerados os produtos derivados da
aeromagnetometria e gamaespectrometria, bem como as tcnicas de tratamento dos
dados aerogeofsicos.
O capitulo 5 apresenta o resultado da interpretao qualitativa e quantitativa
dos dados de magnetometria, por meio da anlise do espectro de potencia, pelo qual
foram interpretadas as profundidades que contribuem para a gerao das anomalias
magnticas. Por intermdio da interpretao de domnios e lineamentos magnticos, foi
gerado o mapa geofsico da regio.
O capitulo 6 versa sobre a correlao dos dados geofsicos aos geolgicos
previamente conhecidos, de forma a corroborar as feies j conhecidas alm da
proposio de estruturas no mapeadas. O capitulo 7, por fim, apresenta e discute os
resultados deste trabalho.
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8
Dissertao de mestrado
3. ARCABOUO GEOTECTNICO DA PROVINCIA ESTRUTURAL
BORBOREMA
A Provncia Estrutural Borborema, segundo Almeida et al. (1977, 1981),
definida como uma das entidades geotectnicas que compem o conjunto de dez
provncias estruturais oriundas da compartimentao do territrio brasileiro. Para a
definio dessas unidades, os autores consideraram a evoluo das principais unidades
geolgicas que apresentam caractersticas estratigrficas, magmticas, metamrficas e
tectnicas distintas daquelas adjacentes. Segundo estes autores, a Provncia Estrutural
Borborema caracteriza-se pela granitognse e por zonas de cisalhamento de grandes
propores vinculadas ao Ciclo Brasiliano/Panafricano, o ltimo evento de orognese,
com idade neoproterozica, variando entre 700 e 540 milhes de anos. Esta provncia
foi resultante da convergncia entre os crtons Amaznico, Oeste Africano-So Luis e
So Francisco-Congo, incluindo ainda outros blocos antigos e arcos consolidados em
perodos pr-brasilianos (Dantas et al., 2004; Van Schmus et al., 2008).
Brito Neves (1975) prope a segmentao do pr-cambriano da poro
nordeste do territrio brasileiro, com destaque diviso em faixas de dobramentos que
foram geradas durante o Ciclo de orognese brasiliana a partir da convergncia entre os
crtons envolvidos neste processo geotectnico. Dessa forma, a Provncia Estrutural
Borborema limita-se a oeste pelo conjunto de rochas sedimentares de idade fanerozica
da Bacia do Parnaba, a sul pelo Crton So Francisco, e os demais pelas bacias
sedimentares Mesozoico-Cenozoicas costeiras Potiguar, Pernambuco-Paraba e Sergipe-
Alagoas. Caby (1989) sugere ainda que a provncia em questo estende-se para o
continente africano por meio da faixa de dobramento Trans-Saara, destacado pela
continuidade de grandes estruturas e lineamentos.
Estudos posteriores foram realizados com o intuito de separar os diferentes
domnios que compem a Provncia Estrutural Borborema. De forma geral, as
segmentaes se fundamentam em parmetros que envolvem evoluo geolgica,
correlao estratigrfica, padres geofsicos, geocronolgicos e de estruturas tectnicas
lineares de dimenses regionais. Destaca-se a complexidade de efetuar a referida
segmentao, uma vez que o processo de acreso se deu por diferentes terrenos, os
quais podem ser subdivididos em fragmentos de crosta arqueana como ncleos
dispersos pela provncia, embasamento granito-gnissico paleoproterozicos e
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
9
Dissertao de mestrado
sequncias metavulcanosedimentares, cuja formao se deu entre o Mesoproterozico e
Neoproterozico, sofrendo ainda intruses tardi-tectnicas no Ciclo Brasiliano (Van
Schmus et al., 1995).
Dos fragmentos crustais arqueanos, destacam-se os complexos Granjeiro,
Troia-Tau, Patos-Cajazeiras e o Macio So Jos do Campestre, que apresentam Nd
negativo, indicando envolvimento de crosta silica oriunda de manto enriquecido (Brito
Neves et. al., 2000), retrabalhado em distintos eventos geotectnicos (Jardim de S,
1994; Dantas, 1997).
Como resultado, Santos (2000) segmentou a referida provncia em trs
grandes domnios (superterrenos), separados entre si pelas zonas de cisalhamento ou
lineamentos Patos LP e Pernambuco LPE, denominados ento como Domnio Sul
(Domnio Externo), localizado a sul do LPE, Domnio Central (Domnio da Zona
Transversal), localizado entre o LPE e LP, e Domnio Norte, a norte do LP, conforme
ilustrado na Figura 3.1.
Especificamente, o Domnio Norte apresenta como domnios de segunda
ordem Mdio-Corea, Cear-Central, Rio Grande do Norte DRN, (Santos, 1996; Brito
Neves et al., 2000), estando a rea enfoque do presente estudo neste ltimo domnio.
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10
Dissertao de mestrado
Figura 3.1 Domnios e terrenos tectono-estratigrficos da Provncia Estrutural Borborema:
TJC Terreno So Jos do Campestre; TSD, TRP, TGJ (Terrenos Serid, Rio
Piranhas e Jaguaribe); DMC (Domnio Mdio Corea); TAC, TCC, TBN (Domnio
Ceara Central); TPB, TAP, TAM, TRC (Domnio da Zona Transversal); TBS,
TCM, TPA, TMO (Domnio Externo) LP, LPE, LJT, LT (Lineamentos Patos,
Pernambuco, Jaguaribe-Tatajuba e Transbrasiliano) (modificado de Santos, 2000 e
Brito Neves et al., 2000).
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11
Dissertao de mestrado
3.1 Domnio Rio Grande do Norte (DRN)
Situado a norte do LP, alm de estar encoberto pela Bacia Potiguar, a norte,
e sedimentos costeiros cenozoicos, a leste, o DRN ocupa aproximadamente 150.000
km2 da poro nordeste da Provncia Borborema.
Segundo Brito Neves (1975) este domnio resultante do processo de
aglutinao, durante o Ciclo Brasiliano, de fragmentos de ncleos arqueanos, blocos
gnissicos migmatticos paleoproterozicos e sequncias supracrustais formadas entre o
Paleoproterozico e o Neoproterozico. Estas unidades amalgamadas foram alvo de
intruses de idade tardi-orognicas brasilianas, geralmente associadas s zonas de
cisalhamento transcorrentes (Jardim de S 1994, Van Schmus et al., 1995; Vauchez et
al., 1995; Dantas 1997; e Brito Neves et al., 2000). Em termos tectnicos, o DRN
apresenta segmentaes menores (subdomnios) que provavelmente coexistiram como
blocos singulares desde o Paleoproterozico (Brito Neves et al., 2000).
Santos (2000) apresentou modelo de desdobramento do DRN em
subdomnios, subdividindo-os em So Jos do Campestre, Rio Piranhas-Granjeiro e
Serid. Por corresponderem a sequncias limitadas por feies estruturais de grande
porte, como zonas de cisalhamento e falhas quilomtricas, e apresentarem significativo
contraste geolgico com as unidades adjacentes, estes subdomnios apresentam
caratersticas de terrenos alctones (Irwin, 1972; Berg et. al., 1972). Desta forma,
Santos (2000) adotou a denominao de Terreno So Jos do Campestre, Terreno
Serid e Terreno Rio Piranhas-Granjeiro, podendo este ltimo ser segmentado (Figura
3.1).
O autor ainda acrescenta a diversidade de episdios, s quais se destacam
aqueles vinculados ao Terreno So Jos do Campestre:
Acreso juvenil paleoarqueana;
Acreso vertical grabo-anortostica no Mesoarqueano e no Estateriano;
Enxames de diques mficos estaterianos.
Gonalves (2009) compilou, com base em dados geofsicos regionais, uma
srie de estruturas magnticas regionais de carter dctil com forte penetratividade de
direo preferencial leste-oeste e nordeste-sudoeste, associadas ao evento Brasiliano.
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12
Dissertao de mestrado
Alguns produtos magnticos subsidiaram a definio dos blocos (terrenos) e seus
respectivos limites (Dal R Carneiro et al. 1988, Campelo, 1999, Oliveira, 2008).
Castro et al. (1997b, 1998) apresentaram, como produto da anlise e
interpretao de dados gravimtricos do DRN, um mapa de interface crosta-manto com
informaes relevantes sobre a profundidade da Descontinuidade de Mohorovicic, que
varia de aproximadamente 29 km, a leste da cidade de Bom Jesus, Estado do Rio
Grande do Norte, at aproximadamente 10 km, no sop da plataforma continental.
Oliveira (2008) caracteriza o DRN como a parte da Provncia Estrutural
Borborema que apresenta a crosta com sinal analtico do Campo Magntico Anmalo
mais elevado, sendo que as fontes magnticas regionais que resultaram nesta
caracterstica apresentam origem profunda. O autor ainda observa que os limites do
DRN apresentam assinatura magntica bem definida, delimitados pela Zona de
Cisalhamento Patos a sul e Zona de Cisalhamento Jaguaribe a oeste. O mesmo autor
ainda sugere a adio de fontes magnticas produzidas a partir da fisso do
supercontinente Gondwana, no Mesozoico, tais como o magmatismo Cear Mirim, e ao
longo de uma faixa de direo norte-sul, como o Alinhamento Macau-Queimadas como
uma das possveis causas de fontes magnticas atuantes no DRN. Outra fonte magntica
seria o ncleo arqueano do Terreno So Jos do Campestre (Dantas et al., 2004).
3.1.2 Terreno So Jos do Campestre
O Terreno So Jos do Campestre TSJC, ilustrado nas Figuras 3.2 e 3.3,
composto por unidades geolgicas formadas desde o arqueano at o neoproterozico. O
ncleo arqueano, denominado Macio So Jos do Campestre apresenta evoluo
tectnica vinculada a distintos eventos de acreso crustal entre o Paleoarqueano e
Neoarqueano. As rochas do ncleo arqueano MSJC so limitadas pelos complexos
Serrinha-Pedro Velho, Santa Cruz e Joo Cmara, de idade Paleoproterozica (Dantas,
1997).
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13
Dissertao de mestrado
Figura 3.2 Mapa do Arcabouo estrutural do Macio So Jos do Campestre mostrando a
configurao de pequenos blocos crustais delimitados por zonas de cisalhamento
transcorrentes e o sentido do transporte tectnico as Orogneses Paleoproterozica
(setas claras) e Neoproterozica Brasiliana (setas escuras) (modificado de Dantas,
1998).
Fig.3.3
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14
Dissertao de mestrado
Figura 3.3 Mapa Litolgico das Folhas So Jose do Campestre e Joao Cmara (modificado de
Dantas e Roig, 2010).
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15
Dissertao de mestrado
Em sua regio centro-norte, o MSJC apresenta assinatura gravimtrica
positiva, que corresponde ao ncleo arqueano (Dantas et al., 1998; Dantas et al., 2004)
de densidade elevada, em contraste com as rochas metassedimentares e granticas da
Faixa Serid. Esta diferena de densidade sugere tambm a estrutura denominada Zona
de Cisalhamento Picu-Joo Cmara como sutura que separa o TSJC e o Terreno
Granjeiro-Serid (Castro et. al. 1997a, 1998, Jardim de S et. al., 1997, Campelo,
1999).
Na poro sul, Oliveira (2008) utilizou dados de aeromagnetometria para
determinar o limite entre os subdomnios a partir de um eixo de baixa magnetizao que
acompanha a trama principal de direo norte-sul que ocorre no lado oeste e segmenta a
estruturao de direo nordeste-sudoeste no lado leste.
Os complexos paleoproterozicos que bordejam o ncleo arqueano (figura
3.2) so formados por sutes clcio-alcalinas granticas com gerao de crosta juvenil e
retrabalhamento crustal. Os Complexos Joo Cmara e Santa Cruz (figura 3.3)
apresentam idade U/Pb 2,25 Ga e idade modelo TDM em 2,5 Ga, o que os difere do
Complexo Serrinha-Pedro Velho por este corresponder crosta juvenil de 2,2 Ga e TDM
2,23. Ainda neste contexto, ocorrem enxames de diques toleticos a subalcalino
representados pela Sute Inhar, com idade U/Pb de 2,15 G.a. e 1,97 G.a. (Dantas 1997,
Dantas et al., 2004).
O MSJC, que Brito Neves (1983) nominou inicialmente como Macio
Caldas Brando, ocupa uma rea de aproximadamente 6.000 km2 sendo formado por
fragmentos crustais, de origem independente, que foram aglutinados aps
retrabalhamento durante o Paleoproterozico (Dantas et al., 2004). O MSJC representa
o mais antigo fragmento de crosta silica da Plataforma Sulamericana (Dantas, 1997;
Brito Neves et al., 2000; Dantas et al., 2004).
Em termos petrolgicos, o MSJC corresponde essencialmente a um grupo
de unidades de ortognaisses, gnaisses migmatizados, granulitos e anfibolitos,
predominando estes, alm de granitides de composio grantica a sienograntica,
sequncias mfico-ultramficas acamadadas e sequncia vulcanossedimentar do tipo
greenstone belt.
O Complexo Presidente Juscelino (Figura 3.3) corresponde a um terreno
tonalito-trondhjemito-granodiorito de assinatura tpica de TTG, com TDM de 3,6 Ga,
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16
Dissertao de mestrado
idade de cristalizao pelo mtodo U-Pb de 3,25 Ga e Nd negativo para os tonalitos
dessa unidade, podendo assim indicar contribuio de crosta juvenil retrabalhada
(Dantas et al. 2004). Os dados permitem inferir a presena de pores de crosta
paleoarqueana na gnese deste complexo ou a derivao do manto enriquecido mais
velho do que 3,5 G.a (Brito Neves et al., 2000).
Os Complexos Senador Eli de Souza e Riacho da Telha (Figura 3.3) so
representados por sequncias mfico-ultramficas acamadadas de TDM de at 3,9 G.a. e
idade U/Pb de aproximadamente 3,0 Ga. Dantas (2009) relaciona a idade modelo destas
unidades com possvel magmatismo entre o Paleoarqueano e o Mesoarqueano, enquanto
a idade de 3,0 Ga estaria relacionada ao momento de cristalizao desses complexos.
Para o MSJC sugerido evoluo tectonotermal entre o Arqueano e o
Paleoproterozico. Neste ncleo marcado a formao de crosta juvenil no Complexo
Presidente Juscelino, em 3,25 G.a. e, em seguida, pela cristalizao de sute
trondjhemtica em 3,17 Ga do Complexo Brejinho, seguido pela formao da Sute
Gabro-anortostica de idade U/Pb de 3,03 Ga do Complexo Senador Eli de Souza,
alojadas segundo direo SE-NW caracterstica do MSJC. A intruso de sienogranitos
de 2,7 Ga marcou a ltima atividade gnea arqueana neste ncleo. Um evento
metamrfico neoarqueano de datao U-Pb em 3,0 Ga sugerido com base em datao
de migmatitos do Complexo Juscelino e, alm deste, um ltimo evento
paleoproterozico de 2,0 Ga que atingiu condies do fcies metamrfico anfibolito
pode ser observado devido a uma segunda fase de migmatizao (Dantas et. al., 2004).
As unidades do MSJC foram ento consolidadas durante a Orognese
Brasiliana, durante o Neoproterozico, sendo os granitides de 0,62 Ga e 0,58 Ga
correlacionados a este ciclo. Estes comumente esto associados a zonas de cisalhamento
brasilianas ou a antigas estruturas profundas reativadas (Dantas et al., 2004). Ainda
durante o Brasiliano prevaleceu um metamorfismo regional em fcies anfibolito alto
com retrometamorfismo para xisto verde, alm do desenvolvimento de sistemas
transcorrentes de carter dextral que apresentam trend E-W e NE-SW. Por fim, as
estruturas NW-SE anteriores Orognese Brasiliana foram reativadas.
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17
Dissertao de mestrado
4. MTODOS GEOFSICOS APLICADOS.
Pode-se dizer que a geofsica o campo das geocincias que visa o estudo
da Terra, da superfcie at o seu interior, por intermdio de observaes indiretas que
so funo das propriedades fsicas do meio, para a compreenso dos processos que
ocorrem em subsuperfcie. J a geofsica aplicada cobre os estudos das diferentes
caractersticas geofsicas da poro rasa da crosta terrestre, adicionando terceira
dimenso s feies observadas em superfcie. A identificao de contrastes geofsicos
pode marcar descontinuidades tectnicas ou geolgicas, alm de apresentar relevante
interesse para a prospeco de bens minerais (Reynolds, 1997).
Os mtodos geofsicos podem ser divididos em ativos e passivos. Os
mtodos passivos referem-se queles associados a campos naturais da Terra, como a
gravimetria e magnetometria, ambos fundamentados na Teoria do Potencial (Blakely,
1995).
No que concerne magnetometria, seu carter dipolar, em contraste quele
monopolar da gravimetria, torna sua interpretao mais complexa. O Campo magntico
medido representa variaes da intensidade do campo total (B) ou de suas componentes
(x,y,z), tendo como unidade de medida o nanoTesla (nT). Este mtodo visa aferir a
intensidade do campo magntico terrestre proveniente da interao entre o campo
magntico gerado no interior da terra e as rochas da crosta, com destaque s portadoras
de minerais com alta suscetibilidade magntica, que so magnetita, pirrotita e ilmenita.
4.1 Fundamentao Terica
Em uma barra composta por material magntico existe um fluxo magntico
que converge para suas extremidades, tambm conhecidas como polos magnticos. A
barra magntica ficar alinhada com o campo magntico terrestre com um polo positivo
para o norte terrestre e o negativo para o polo sul. A razo entre o fluxo magntico entre
os polos pela rea denominada densidade de fluxo B ou vetor de induo magntica,
de unidade Weber/m2
(Reynolds, 1997).
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18
Dissertao de mestrado
Os polos magnticos so tidos como excessos de carga magntica
desenvolvidos nas extremidades dos ms. Em analogia s cargas eltricas que se
acumulam na extremidade de material eletricamente polarizado e geram campo eltrico
externo ao material, os polos so encarados como fonte do campo magntico externo ao
m (Reynolds, 1997).
Em que pese este modelo seja utilizado no estudo de campos externos aos
materiais magnetizados, ainda no foi possvel observar as cargas geradoras ou seus
excessos isoladamente. Assim, no deve o polo magntico ser a fonte do respectivo
campo magntico (Reynolds, 1997).
Entre dois polos magnticos de massa m1 e m2 separados por uma distncia
r existe uma fora. Se os polos possuem o mesmo sinal, a fora ser de repulso, caso
contrrio, ser de atrao (Reynolds, 1997). O vetor fora (F) inversamente
proporcional distncia r e ao fator permeabilidade magntica ().
F =
Onde:
m: massa do plo magntico
r: distncia entre os plos magnticos
: permeabilidade magntica do meio entre os polos
O campo magntico tambm pode ser definido em termos de um campo de
fora produzido por corrente eltrica. Observa-se a formao de campos
eletromagnticos quando correntes eltricas fluem atravs de condutores, podendo ser
esta a fonte dos campos magnticos (Reynolds, 1997). Sob esta tica, determina-se a
unidade fundamental de momento dipolo magntico (m):
Momento Dipolo Magntico (m) =
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19
Dissertao de mestrado
Onde:
I: corrente eltrica que flui atravs de uma espira que limita a rea a
c: velocidade da luz; n: vetor unitrio normal rea a
Para um dado material, a magnetizao ocorre por meio do alinhamento dos
dipolos internos, provocando o surgimento de campo adicional que, somado ao campo
externo H, produz o campo de induo magntica B (Reynolds, 1997).
O campo magntico H definido a partir da Lei de Biot-Savart, que
descreve o vetor induo magntica em termos de magnitude e direo de uma fonte de
corrente eltrica. A razo entre o campo induo magntica B e o campo magntico H
a constante denominada permeabilidade magntica absoluta (). A permeabilidade
magntica da gua e do ar podem ser considerados iguais permeabilidade magntica
do vcuo, podendo ser adotado como 0, constante de valor 4.10-7
WbA-1
m-1
. A razo
entre a permeabilidade de qualquer outro meio e o vcuo igual permeabilidade
relativa r (Reynolds, 1997).
B = H
Sendo = r0
B = r0H
Como r = k + 1
B = (k + 1)0H
Por outro lado, a relao entre B e H, em termos de parmetros geolgicos,
expressa por meio da suscetibilidade magntica k, sendo que, para um mesmo campo
magntico, materiais com maior fator k esto aptos a magnetizarem-se com maior
intensidade. O sentido da intensidade da magnetizao causada por este fator definido
pelo sinal positivo ou negativo que cada material apresenta como k (Reynolds, 1997).
A intensidade de magnetizao J representa um campo magntico extra
induzido pelo campo externo H. Alm disso, se um corpo de volume V e comprimento l
uniformemente magnetizado com intensidade J, apresentar um Momento Dipolo
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
20
Dissertao de mestrado
Magntico (m) resultante do produto entre polo magntico m e comprimento l. Desta
forma, a intensidade magntica J tambm conhecida como Densidade Magntica
(Reynolds, 1997).
O Campo Geomagntico, International Geomagnetic Reference Field
IGRF uma representao terica, para um dado intervalo de tempo, para o campo
magntico gerado pelo interior da Terra, exclusivo aqueles provenientes de material da
crosta, que representa o Campo Magntico Anmalo, e correntes eltricas induzidas por
campos externos. O campo terico IGRF representa a somatria de harmnicos
esfricos de coeficientes determinados por medidas realizadas a partir de levantamentos
areos, marinhos e terrestres. O IGRF utilizado como referncia para a definio de
anomalias oriundas de feies geolgicas no campo normal da Terra.
A origem do campo magntico terrestre pode ser correlacionada s correntes
eltricas que circulam no ncleo externo lquido, de composio terica frrica. Esse
movimento de partculas no ncleo lquido embasa a Teoria do Dnamo, que, por
conseguinte, explica a variao secular do campo magntico terrestre e suas inverses
de polaridade.
4.1.1 Magnetismo dos Materiais
A magnetizao de um material ocorre por meio da orientao de dipolos
internos do material, a partir da submisso deste a um campo externo (H), que provoca a
produo do campo induo magntica (B) de correlao direta com o fator
permeabilidade magntica do meio () (Reynolds, 1997). Os materiais rochosos
componentes da crosta terrestre, quando submetidos a um campo magntico externo,
apresentam respostas distintas, destacando-se: substncias que so repelidas
(diamagnticas); substncias atradas (paramagnticas ou ferromagnticas). Substncias
diamagnticas e paramagnticas apresentam susceptibilidade magntica constante e
adquirem magnetizao de intensidade fraca de sentido oposto ao campo externo, no
primeiro caso, e de mesmo sentido, no segundo caso (Reynolds, 1997).
A causa do diamagnetismo vinculada ao movimento de eltrons em torno
do ncleo dos tomos componentes do elemento qumico. Representa um momento
dipolo magntico (m) gerado pela corrente eltrica do movimento em espira do eltron
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
21
Dissertao de mestrado
do tomo. J o paramagnetismo descrito a partir do spin do eltron (movimento do
eltron em torno do seu prprio eixo) tambm associado a um momento dipolo
magntico (Reynolds, 1997).
Em termos tericos toda substncia caracterizada como paramagntica.
Contudo, o cancelamento de um spin por outro oposto resulta em atenuao desta
caracterstica, resultando em efeito diamagntico.
Destacam-se como material diamagntico predominante os minerais
quartzo, feldspatos, grafita e anidrita, e como paramagntico os minerais dolomita,
olivina, piroxnio, biotita e pirita.
Alguns materiais paramagnticos apresentam forte interao dos tomos
constituintes, mesmo na ausncia de campo externo, que permite alinhamento dos
momentos dipolo magntico dos spins, sendo que somente em temperaturas superiores
ambiente possvel destruir este alinhamento (Reynolds, 1997). Nomeia-se
ferromagntico estes materiais paramagnticos. Estes materiais comportam-se como os
outros paramagnticos quando submetidos temperatura de Curie.
O ferromagnetismo responsvel pelo magnetismo observado nos
levantamentos geofsicos do mtodo associado, sendo que as anomalias magnticas so
geralmente associadas presena de magnetita, pirrotita e/ou ilmenita devido
capacidade de magnetizao destes minerais (Reynolds, 1997).
4.1.2 Magnetizao das Rochas
A magnetizao observada em material rochoso correlaciona-se com os
minerais magnticos que a compem, sendo classificadas como magnetizao induzida
e magnetizao residual ou remanescente.
A magnetizao induzida ocorre a partir da interao entre o campo
magntico da Terra e os minerais magnticos componentes da crosta e que resulta no
momento magntico, sendo diretamente proporcional susceptibilidade e de sentido
igual quele do campo magntico.
J a magnetizao residual ou remanescente ocorre a partir do
desenvolvimento de alinhamento magntico permanente correlacionado a processo
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
22
Dissertao de mestrado
termal, qumico ou fsico em minerais componentes da rocha. Este alinhamento
magntico independente do campo magntico terrestre.
Durante o processo de resfriamento de rochas gneas, registra-se a
informao magntica referente ao momento em que sua temperatura diminui abaixo da
Temperatura de Curie. Este processo de resfriamento responsvel pela gerao de
magnetizao termorremanescente em rochas gneas.
Alm da magnetizao termorremanescente, ocorre tambm a magnetizao
remanescente qumica, quando da precipitao de sedimentos ferromagnticos e a
detrtica, que se refere orientao de gros no momento da deposio sedimentar.
As medidas do campo magntico obtidos por aerolevantamentos so
resultado da interao entre a magnetizao induzida com quela residual. Como
resultado, os domnios magnticos so reorientados ou ampliados espacialmente, o que
adiciona fator de complexidade maior na etapa de interpretao dos dados.
4.2 Origem e Processamento dos Dados Geofsicos
A primeira gerao de sistemas de aerolevantamento adotada para auxiliar
projetos de mapeamento geolgico regional continha basicamente equipamentos de
fotografia area e raramente gravimetria e magnetometria. A exemplo deste perodo,
tem-se o Projeto Geofsico Brasil Canad PGBC (DNPM, 1981), que contava com
preciso de 1nT e registro de informao a cada 70 metros e espaamento entre linhas
de produo de 2 km.
Algumas medidas adotadas foram consideradas essenciais para a evoluo
do sistema de aquisio de dados por aerolevantamentos geofsicos aplicados ao
mapeamento geolgico e explorao mineral (Jaques et. al. 1997), entre os quais
destacamos:
Estreitamento do espaamento entre as linhas de voo, alcanando
patamar igual ou inferior a 800 metros, podendo alcanar 50 metros
de espaamento em casos especficos;
Mestrado em Geocincias Aplicadas Geofsica Aplicada
23
Dissertao de mestrado
Adoo de navegao com instrumentos de Sistema de
Posicionamento Global (Global Position System);
Altura de voo mais prximas da topografia, da ordem de 100-150
metros, o que possibilita registro de comprimentos de onda relativos
a corpos superficiais;
Aprimoramento da resoluo dos equipamentos, a exemplo da
magnetometria, inferiores a 0,1 nT.
Para este trabalho, foram utilizados bancos de dados com caractersticas
similares aos dados de sistema de alta resoluo, que foram obtidos por meio do Projeto
Aerogeofsico Borda Leste do Planalto da Borborema, de propriedade da Companhia de
Pesquisa de Recursos Minerais CPRM, do Ministrio de Minas e Energia, composta
por aquisio de dados de aeromagnetometria e gamaespectrometria.
O aerolevantamento foi realizado seguindo linhas de produo orientadas
segundo direo norte-sul, paralelas ao vetor campo magntico, com espaamento de
500 (quinhentos) metros entre cada linha de voo, seguidas de linhas de controle
perpendiculares (direo Leste-Oeste), espaadas 5 km entre si.
O magnetmetro acoplado aeronave, de marca e modelo Scintrex CS-
2, apresenta resoluo de medida de 0,001 nT.
J o gamaespectrmetro, da marca Exploranium GR-820, com sistema
detector constitudo por trs conjuntos de cristais de iodeto de sdio (NaI), sendo dois
de 1024 e um de 512 polegadas cbicas, totalizando 2560 polegadas cbicas de
detectores voltados para baixo (downward looking) e dois cristais, de 256 polegadas
cbicas cada, voltados para cima (upward looking), totalizando 512 polegadas cbicas.
O detector (upward looking) monitora as radiaes relativas influncia do radnio
atmosfrico na faixa energtica do canal do urnio (1,66 a 1,86 MeV).
A amostragem das janelas do espectro correspondente aos picos de energia
so de 0,41 a 2,81 MeV para a contagem total, 1,37 a 1,57 MeV para o potssio, 1,66 a
1,86 MeV para o urnio, 2,41 a 2,81 para o trio.
O sistema em questo apresenta razo de 10:1 para leitura do magnetmetro
e gamaespectrmetro, ou seja, dez leituras do aeromagnetmetro e uma do
gamaespectrmetro a cada segundo. Em velocidade aproximada do voo de 280 km/h,
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24
Dissertao de mestrado
equivale a uma leitura do magnetmetro a cada 8 metros do terreno e uma
gamaespectomtrica a cada 80 metros.
4.2.1 Interpolao 2d em Malha Regular
Como premissa, necessrio levar em considerao no s o grau de
uniformidade, mas tambm densidade de distribuio dos dados para que se possa
definir o mtodo de interpolao de dados de uma malha aleatria para regular. Quanto
maior a densidade e o grau de uniformidade, menor poder ser a clula unitria de
interpolao de dados.
Com relao definio da clula unitria, haja vista a distribuio linear
dos dados de aerolevantamentos geofsicos, Vasconcelos et al. (1990), sugerem valores
mximos entre 1/4 e 1/8 do espaamento entre as linhas de voo para que seja preservada
a correlao entre o resultante e a informao bruta e evita o aparecimento de
falseamento (aliasing) ou incorporao de frequncias altas sem soluo nas frequncias
baixas, conforme Figura 4.1, referente ao Teorema da Amostragem (Davis, 1986). Em
face disso optou-se por clula quadrada unitria de 100 metros para interpolao em
malha regular para o Projeto Aerogeofsico Borda Leste do Planalto da Borborema.
Figura 4.1 - Onda senide de alta frequncia (linha tracejada) amostrada em pontos discretos
gera onda de mais baixa frequncia (linha contnua) (Davis, 1986)
Para o segundo fator, que definio do mtodo de interpolao,
considerou-se o mtodo de splines bi-cbicos para os dados magnetomtricos, ideal
para dados em linha (GEOSOFT, 1995). Para os dados gamaespectromtricos, foi
definido o mtodo de interpolao bidimensional de curvatura mnima, que gera uma
Intervalo deAmostragem
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25
Dissertao de mestrado
malha regular similar a uma superfcie suavizada e linearmente elstica, com os valores
o mais prximo possvel dos dados originais.
A etapa de processamento foi executada no software OASIS MONTAJ
7.0.1, sendo que o primeiro passo consistiu na insero da informao em banco de
dados do tipo Geosoft Data Base (.gdb) prpria do programa utilizado.
4.2.1.1 - Micronivelamento dos Dados
Mesmo aps as correes de nivelamento executadas durante a aquisio
dos dados no aerolevantamento, persistem ocorrncias de anomalias residuais
confinadas e orientadas segundo a direo da linha de voo, que podem ser retiradas por
meio de aplicao de filtros unidimensionais nas direes paralela e ortogonal de voo.
Com o intuito de realizar a correo destas anomalias residuais, que so provenientes
mais precisamente do mtodo de aquisio da informao do que do campo magntico
terrestre propriamente, utiliza-se a rotina de micronivelamento desenvolvida por Blum
(1999), adaptadas de Minty (1991).
A tcnica de micronivelamento, da forma que foi aplicada neste trabalho,
consiste na composio de uma malha regular derivada do campo magntico anmalo
que contenha o rudo causado pela tendncia da linha de voo. Esta malha obtida a
partir de filtro passa-alta flexvel, tambm denominado Butterworth, na direo
perpendicular s linhas de produo e comprimento de onda igual ou superior ao dobro
do espaamento entre linhas de produo em uma malha regular A, sendo o resultado
armazenado na malha regular B. Em seguida, aplica-se filtro passa-baixa na malha
regular B na mesma direo das linhas de voo e comprimento de onda igual ou superior
ao espaamento entre as linhas de controle, com o resultado armazenado na malha
regular C. A malha resultante D, referente ao campo magntico anmalo micronivelado,
resultante da subtrao entre a malha regular A e a malha regular C (rudo oriundo do
prprio aerolevantamento).
Por meio de teste emprico, optou-se por utilizar para o filtro passa-alta
flexvel o comprimento de onda de 1000 metros de ordem 4, seguido de filtro cosseno
direcional com aceite aos comprimentos de onda de direo azimute N-S, de mesma
direo da linha de voo, e grau 1 (GEOSOFT, 1994).
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26
Dissertao de mestrado
4.2.2 Tratamento dos Dados Aeromagnticos
As tcnicas aplicadas ao processamento dos dados magnticos so
realizadas por meio de transformaes lineares e aplicao de filtros tanto no domnio
do espao como no domnio da frequncia (domnio de Fourier). A adoo destes
procedimentos decorre da dificuldade de interpretao do CMA, principalmente
vinculado ao carter dipolar. Desta forma toma-se mo de algoritmos de derivao do
CMA para que produza mapas ou imagens que realcem as variaes da propriedade
fsica hora analisada. Este clculo de derivadas possibilita a amplificao das anomalias
de maiores frequncias em detrimento daquelas de maior comprimento de onda, desde
que ponderada quanto amplificao de rudos, alm de possibilitar a identificao dos
diferentes feies geolgicas profundas (crustais ou de feies regionais) daquelas
vinculadas alta frequncia (contatos geolgicos ou atinentes a estruturas).
Alm deste, foi utilizado o filtro hanning 3x3, que correspondente a um
filtro de matriz 3x3 com coeficientes que resultam na produo de um novo valor
central para cada n da malha regular, de modo a causar suavizao da malha regular e
eliminar rudos indesejveis de alta frequncia. O fluxograma ilustrado na Figura 4.2
discrimina as etapas de processamento e tratamento dos dados aeromagnetomtricos.
4.2.2.1 Campo Magntico Anmalo CMA
O campo magntico anmalo ou residual representa a contribuio da
poro rasa da crosta no campo magntico medido no aerolevantamento, sendo que a
interpretao das anomalias dificultada pelo carter dipolar que apresentam. De
qualquer forma, o CMA a base para a gerao dos produtos a seguir.
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27
Dissertao de mestrado
Figura 4.2 Fluxograma de processamento para os dados de magnetometria.
PROJETO GEOFSICO BORDA LESTE DO PLANALTO DA BORBOREMA
MAGNETOMETRIA Altura de voo-100 metros
Dx
CMA Micronivelado
Amplitude do Gradiente
Horizontal Total AGHT
Malha regular 100 metros CMA
Campo Magntico Anmalo - CMA
Dy Dz
Inclinao do Sinal Analtico
ISA
Amplitude do Sinal Analtico
ISA
Espectro de Potncia
Interpretao Geofsica
Integrao de dados Geofsicos
E Geolgicos
Teste de consistncia
Interpolao - BiGrid
Minty (1991); Blum (1999)
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28
Dissertao de mestrado
4.2.2.2 Amplitude do Sinal Analtico ASA
A tcnica do sinal analtico uma das principais ferramentas para
interpretao dos dados magnticos. Em latitudes baixas o vetor campo magntico tende
a horizontalizao, o que dificulta a medio durante o aerolevantamento, alm de
apresentar anomalias que no correspondem a fonte geradora.
Este conceito foi proposto por Nabighian (1972, 1974) a partir de uma srie
de mtodos semiautomticos baseados em derivadas do campo magntico anmalo,
sendo caracterizado por no depender nem da direo/sentido do vetor campo
magntico nem da direo da fonte geradora, o que acarreta em posicionamento da fonte
geradora em duas ou trs dimenses, bem como a mudana de anomalias com
assinaturas complexas em monopolares (Roest et al., 1992)
Este produto eficiente para enfatizar os limites laterais das fontes
causadoras das anomalias magnticas (os picos magnticos localizam-se acima das
fontes causadoras), bem como para delimitar os domnios magnticos.
A Amplitude do Sinal Analtico (ASA) corresponde soma dos quadrados
das derivadas parciais em relao aos eixos x,y e z, conforme expresso abaixo:
|A(x,y)| = 222
z
M
y
M
x
M
Onde:
x e y e z so as derivadas parciais nos eixos x e y e z, respectivamente.
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29
Dissertao de mestrado
4.2.2.3 Amplitude do Gradiente Horizontal Total AGHT
A amplitude do gradiente horizontal total baseia-se nas derivadas parciais na
direo x e y do campo magntico M(x,y). Este produto pode indicar estruturao
interna e realar os limites laterais de blocos magnticos, mudanas laterais abruptas.
Sua magnitude segue a seguinte frmula matemtica:
hn (x,y) =
22
y
M
x
M
Onde:
n a ordem de derivao (neste trabalho foram calculadas amplitudes do
gradiente horizontal total de ordem zero)
x e y so as derivadas parciais nos eixos x e y
4.2.2.4 Derivada Vertical - Dz
A derivada vertical corresponde a uma estimativa da taxa de variao do
campo magntico anmalo com relao ao distanciamento ou aproximao da fonte
magntica causadora da anomalia. Ela representa uma transformao linear de campos
potenciais com respostas de alta frequncia em detrimento dos sinais de baixa
frequncia (Blakely, 1995, GEOSOFT, 2007). Por consequncia, este componente
possibilita acentuar contatos, descontinuidades magnticas e lineamentos.
Calcula-se a derivada vertical, para o domnio do espao, da seguinte forma:
L() = n
= 22 vu
Onde:
o nmero de onda em radianos
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30
Dissertao de mestrado
u e v so, respectivamente o nmero de onda na eixo x e y
n o ndice de derivao
Em tese, qualquer componente direcional pode ser usado para calcular os
outros componentes do campo magntico. Na prtica, todavia, somente o campo
magntico anmalo e o componente vertical funcionam como entrada para converso
em ambos ou componentes x e y. Isto ocorre devido singularidade dos componentes
horizontais que podem levar valores convertidos a zero ou infinito (GEOSOFT, 2007).
4.2.2.5 Inclinao do Sinal Analtico - ISA
A inclinao do sinal analtico definida pelo arco tangente da razo entre a
derivada vertical e a amplitude do gradiente horizontal total. Em resumo, este produto
permite estimar o mergulho da fonte causadora e, por conseguinte, o contraste local de
suscetibilidade (Blum, 1999), alm de caracterizar a textura do relevo magntico de
forma que auxilie na segmentao de domnios de amplitude do sinal analtico.
ISA = ArcTan (
)
22
arctan),(
y
M
x
M
z
M
yx
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31
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4.2.2.6 Espectro radial de potncia
O espectro radial de potncia, ou espectro de energia, segundo Spector &
Grant, (1970), calculado por meio de uma funo relacionada ao comprimento de
onda componente do sinal. A partir deste espectro possvel relacionar um conjunto de
componentes magnticos com a profundidade em que se encontram, representando-os
por meio da reta de inclinao S (GEOSOFT, 2007).
O nmero de onda mais alto a ser analisado definido pela frequncia de
Nyquist. Haja vista que comprimentos de onda menores do que o dobro da distncia
entre amostras no podero ser detectados, frequncias maiores do que a de Nyquist
devem ser considerados rudos aleatrios (Davis, 2002). Abaixo segue a relao entre
profundidade da fonte geradora e o espectro radial de potncia:
h = (
)
Onde:
h a profundidade da fonte
S a inclinao de uma determinada reta no logaritmo de densidade de energia.
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32
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4.2.3 Tratamento dos Dados de Gamaespectrometria
A radiao gama tem sua origem no processo de desintegrao de ncleos
instveis de elementos radioativos que, alm da radiao gama (), liberam tambm
radiao alfa () e beta (). Essa radiao gama, para o caso em estudo, derivada da
desintegrao natural dos elementos instveis potssio (40K), trio (238U) e urnio
(232Th). O mtodo aplicado aerogamaespectrometria possui penetrao superficial,
desta forma, detectando a radiao proveniente dos primeiros quarenta centmetros de
profundidade (IAEA, 2003).
Os trs radioelementos supramencionados esto contidos na janela de
energia do canal de contagem total, que se refere a todos os raios gama da janela
energtica de 0,41 a 2,81 MeV (Figura 4.4).
Para o potssio (40K), tem-se o pico de energia de 1,46 MeV. J para o canal
do trio e urnio, pondera-se que os istopos 238U e 232Th no emitem radiao gama,
entretanto, os istopos decorrentes da srie de decaimento radioativo desses dois
elementos emitem energia, sendo assim considerado para o 238U o istopo 214Bi e para
o 232Th o istopo 208Ti com picos de energia centrados em 1,76 MeV e 2,61 MeV,
respectivamente (IAEA, 2003). Destaca-se ainda a possvel interferncia na aquisio
de dados por fatores como umidade, intemperismo, relevo e cobertura.
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33
Dissertao de mestrado
Figura 4.4 Espectro de radiao gama (Minty 1997)
Primeiramente, foram corrigidos os valores negativos para os canais de
contagem total, potssio, trio e urnio. Para tal, consideraram-se dois fatores
importantes: a inexistncia de percentuais negativos e a relao mdia de concentrao
dos radioelementos na crosta terrestre. Sendo assim, para rochas granticas, os
elementos K, Th e U apresentam, respectivamente, 3%, 12 ppm e 3 ppm (Pires, 1995) e,
por conseguinte, foi retirado do banco de dados o restante dos valores negativos, tendo
em vista que no representam mais do que 0,1% das amostras dos canais supracitados.
Similar ao processamento dos dados de aeromagnetometria, foi gerada uma
malha regular, a partir da interpolao por curvatura mnima com clula unitria de 100
metros dos dados brutos de caractersticas de levantamento em linha, e
micronivelamento dos dados para correo de tendncias oriundas do prprio
aerolevantamento.
Para a apresentao da informao, no que concerne ao carter de
interpretao qualitativa, foram confeccionados mapas dos canais de Contagem Total,
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34
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Potssio (K), Trio (Th), Urnio (U) e mapa ternrio formato RGB (Vermelho-Verde-
Azul) com os canais K, Th e U para realce em falsa cor.
Figura 4.5 Fluxograma de processamento para os dados de gamaespectrometria.
PROJETO GEOFSICO BORDA LESTE DO PLANALTO DA BORBOREMA
GAMAESPECTROMETRIA Altura de voo-100 metros
Potssio
Malha regular 100 metros
Interpretao Geofsica
Integrao de dados Geofsicos
E Geolgicos
Correo estatstica e interpolao por mnima curvatura
Micronivelamento
Trio Urnio Contagem Total
RGB (K, Th, U)
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35
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4.2.3.1 Potssio
Representa o elemento mais abundante na crosta terrestre dos trs
analisados. Sua ocorrncia vinculada formao de feldspatos e minerais micceos
componentes de rochas flsicas. Por esta caracterstica, representa elemento mvel
devido a lixiviao que estes minerais sofrem por meio de processos de intemperismo
fsico-qumico.
4.2.3.2 Trio
Possui comportamento inerte e imvel quando comparado aos outros dois
radioelementos, portanto, representa correlao com estruturas superficiais e com os
domnios geolgicos e marcador da fonte. Os principais minerais compostos por esse
elemento so alanita, monazita, zirco e xenotima.
Este elemento pode apresentar alta concentrao quando a rocha tambm
apresentar alta concentrao de potssio. No obstante, quando a regio apresenta
elevado grau de intemperismo, pode ocorrer concentrao anmala deste radioelemento.
4.2.3.3 Urnio
O radioelemento Urnio tem ocorrncia vinculada xidos e minerais
silicticos, apresenta-se com elemento trao e sua concentrao tanto maior quanto
mais cida for a rocha, em sentido latu.
Rochas como pegmatitos, carbonatitos, sienitos, granitides e alguns tipos
de folhelhos so os principais representantes de rochas com minerais portadores de
Urnio. Estes minerais podem tanto ser solveis, com a diminuio da concentrao de
Urnio por lixiviao, como tambm podem ser insolveis, podendo ento ser
transportados por processo fsico, tal como zirco.
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36
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4.2.3.4 Contagem Total
Este corresponde a todo o espectro energtico de interesse geolgico. Desta
forma, abrange o espectro dos trs radioelementos (K, Th e U), alm do intervalo
interpicos, conforme demonstrado na figura 4.4.
A partir da anlise conjunta aos outros produtos gamaespectromtricos,
possvel verificar qual o radioelementos de maior contribuio no sinal
gamaespectromtrico, com a discriminao de domnios e definio de lineamentos
superficiais.
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37
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5. INTERPRETAO GEOFSICA
As interpretaes derivadas dos produtos geofsicos apresentados tm
carter eminentemente qualitativo. As interpretaes qualitativas remetem anlise de
mapas e imagens geradas a partir do processamento anterior, com a delimitao de
partes com comportamentos geofsicos semelhantes (domnios gamaespectromtricos /
magnticos), estudos de suas inter-relaes e da fbrica do relevo magntico associado
(estruturas gamaespectromtricas / magnticas).
Alguns dos temas gerados para a magnetometria permitiram ter uma idia
da ordem de grandeza das profundidades das fontes magnticas responsveis pelas
assinaturas divisadas. Neste aspecto os estudos dos espectros de potncia possibilitaram
vislumbrar profundidades de famlias de fontes que depois foram tentativamente
separadas por filtragens lineares apropriadas.
Este estudo foi complementado pelos resultados da Deconvoluo de Euler
(Reid et. al., 1990), decodificando-se o relevo magntico em termos de fontes definidas
pelo decaimento em distncia dos gradientes magnticos em termos de formas (carter
linear, planar, bidimensional ou tridimensional).
5.1. Interpretao de Gamaespectrometria
A gamaespectrometria representa a informao de maior proximidade ao
observvel em superfcie, como resultado de fenmenos de desintegrao de sries
naturais que ocorrem aproximadamente 0,5 metros abaixo da superfcie do terreno
sobrevoado. Em virtude de se tratar de uma propriedade dos materiais geolgicos, as
concentraes anmalas mapeadas esto relacionadas diretamente a estes e s
caractersticas do seu material formador. Portanto, o mais representativo do
observvel geologicamente e que tem maior ligao com aquilo que se observa durante
um mapeamento geolgico. Como fator correlato, a topografia (zonas de relevo) pode
influenciar na concentrao de radioelementos em determinadas feies
geomorfolgicas, j que os elementos traadores das contribuies das trs sries
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38
Dissertao de mestrado
naturais de desintegrao natural tm mobilidades diferentes em funo do
intemperismo e dos gradientes do relevo.
Para a determinao de grandes domnios gamaespectromtricos foi
analisada a Contagem Total que, alm disso, permite definir possveis contribuies
oriundas do relevo ou ainda lineamentos superficiais.
J em relao aos domnios gamaespectromtricos (incluindo subdomnios),
foram utilizados os mapas do Potssio K, Trio - Th e Urnio U, individualmente ou
em composio de falsa cor do tipo RGB-K:Th:U e CMY-K:Th:U sendo que para o
RGB o K ocupa a posio da cor vermelha, o Th representa a cor verde e o Urnio a cor
azul; para o CMY o K representa a cor ciano, o Th correlacionado a cor magenta e o U
representando a cor amarela.
5.1.1. Estruturas Gamaespectromtricas
Foram extrados dos dados de gamaespectrometria, por intermdio das
indicaes nos mapas de K, Th e U (Figuras 5.1, 5.2 e 5.3), lineamentos em escala
entre 1:100.000 e 1:250.000 (Figura 5.4). Tendo em vista a peculiaridade da
informao obtida pela radiao gama, estes lineamentos podem representar contatos
geolgicos entre as unidades que compem a regio ou estruturas tectnicas que
delimitam unidades alctones, por vezes denominados como terrenos.
5.1.2. Domnios integrados (CT)
A interpretao da Contagem Total em funo dos valores relativos das
radiaes no CT (Figura 5.5) possibilitou definir os grandes domnios
gamaespectromtricos. O significado destes domnios, em termos de suas fontes
formadoras, pode ser aferido usando-se as indicaes dos elementos discriminados e das
composies em falsa cor.
Contagem Total Baixa (DCtB): O domnio de contagem total baixo
abrange a faixa menor do que 5.620 contagens por segundo CPS e
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39
Dissertao de mestrado
representa a faixa de cor azul e verde. Este domnio encontra-se na costa
do continente e bacia costeira.
Contagem Total Mdia (DCtM): Este domnio correlaciona-se com
valores de contagem total mdio, com valores de CPS entre 5.620 e
9.212. No mapa de contagem total este domnio corresponde a faixa
amarela e apresenta-se nos interstcios entre os valores de contagem total
alto ou entre estes e a margem continental
Contagem Total Alta (DCtA): Este conjunto relaciona-se aos valores de
contagem total maiores do que 9.212 CPS, alcanando picos de at
13.500 CPS, que representa as cores de vermelho at magenta. Este
domnio apresenta maior representatividade no cristalino.
5.1.3. Domnios Gamaespectromtricos
Tendo como base as imagens RGB e CMY (Figuras 5.6 e 5.7), foram
interpretados dezoito domnios gamaespectromtricos. Cada domnio foi definido a
partir da mistura de teores dos trs radioelementos representados em cores, sendo
ignorados domnios complexos devido a escala do mapa utilizado no trabalho,
considerando ento estes domnios complexos como sendo um nico.
De forma complementar, os canais de Th, K e U foram utilizados como
forma de controle as composies de falsa cor RGB e CMY. Para tal, cada
radioelemento foi considerado qualitativamente em escala de baixo, mdio e alto.
O potssio apresenta valores que variam entre 0,50% e 3,95%, com
predomnio de teores de 1,5% a 2,5%. J o trio e urnio apresentam variao de 4,5 a
25,7 ppm e 3,5 a 6,5 ppm, respectivamente. Para cada radioelemento foram
considerados os seguintes percentuais para classificao qualitativa:
Potssio:
K-baixo: 2,511%
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40
Dissertao de mestrado
Trio:
Th-baixo: 12,443 ppm
Urnio:
U-baixo: 5,035 ppm
Como resultado, as caractersticas de cada domnio gamaespectromtrico
em funo do contedo de K, Th e U encontram-se na tabela abaixo e na Figura 5.8.
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41
Dissertao de mestrado
Tabela 5.1 Classificao das unidades gamaespectromtricas para a regio do TSJC, de acordo
com os teores de Potssio, Trio e Urnio:
Domnios Gamaespectromtricos
Unidades Classificadas
Composio relativa
K Th U
DG01 (DG-AAA) Alto Alto Alto
DG02 (DG-AAB) Alto Alto Baixo
DG03 (DG-AAM) Alto Alto Mdio
DG04 (DG-ABB) Alto Baixo Baixo
DG05 (DG-ABM) Alto Baixo Mdio
DG06 (DG-AMA) Alto Mdio Alto
DG07 (DG-AMB) Alto Mdio Baixo
DG08 (DG-AMM) Alto Mdio Mdio
DG09 (DG-BAA) Baixo Alto Alto
DG10 (DG-BBA) Baixo Baixo Alto
DG11 (DG-BBB) Baixo Baixo Baixo
DG12 (DG-BBM) Baixo Baixo Mdio
DG13 (DG-BMM) Baixo Mdio Mdio
DG14 (DG-MAA) Mdio Alto Alto
DG15 (DG-MAM) Mdio alto Mdio
DG16 (DG-MBB) Mdio Baixo Baixo
DG17 (DG-MMA) Mdio Mdio Alto
DG18 (DG-MMM) Mdio Mdio Mdio
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Dissertao de mestrado
Figura 5.1 Mapa do Potssio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao de 315.
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Dissertao de mestrado
Figura 5.2 Mapa do Trio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao de 315.
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Figura 5.3 Mapa do Urnio com sombreamento de inclinao de 45 e declinao de 315.
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45
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Figura 5.4 - Mapa de Lineamentos da Gamaespectrometria com base no mapa do CMY
K:Th:U
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Dissertao de mestrado
Figura 5.5 Mapa de Contagem Total (Imagem Sombreamento de inclinao de 45 e
declinao de 315). A poro prxima costa corresponde aos menores valores de
contagem total.
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Figura 5.6 Mapa de composio RGB K:Th:U
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Figura 5.7 Mapa de composio CMY K:Th:U
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Figura 5.8 Mapa de Domnios Gamaespectromtricos interpretados, de acordo com a Tabela
5.1. Sobreposio ao produto RGB K:Th:U
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Dissertao de mestrado
5.2. Interpretao de Magnetometria
Para a interpretao dos produtos de magnetometria foi utilizado
inicialmente o Espectro de Potncia Radialmente ponderado da intensidade do Campo
Magntico Total. Na forma proposta, com base no modelo espectral de profundidades,
segundo Spector & Grant, (1970), trabalha-se com a hiptese de correlao entre as
profundidades do topo das fontes magnticas e as caractersticas do sinal medido, mais
especificamente o comprimento de onda.
A partir dele foi possvel subdividir as assinaturas magnticas observadas
em termos das profundidades relativas de suas fontes dadas pela anlise do decaimento
espectral de acordo com as faixas de profundidade de maior relevncia no referido
espectro.
Para a separao do espectro observado nas faixas de frequncias espaciais
(nmeros de onda) correspondentes a cada famlia de fontes cujos topos estariam numa
determinada profundidade foi feita com uma combinao do filtro passa-baixa do tipo
Butterworth na intensidade do Campo Magntico Anmalo micronivelado. Na anlise
feita foram divisadas quatro faixas espectrais.
Sobre a separao espectral das diversas faixas de frequncias espaciais
condicionadoras foram gerados: Amplitude do Sinal Analtico (ASA) e Inclinao do
Sinal Analtico (ISA), em primeiro momento, sequenciados pela gerao das derivadas
direcionais (x, y e z) e da Amplitude do Gradiente Horizontal Total (AGHT).
Os domnios magnticos foram interpretados, em cada caso, a partir da
Amplitude do Sinal Analtico do Campo Magntico Anmalo ASA. J os lineamentos
foram baseados nas imagens da Inclinao do Sinal Analtico do Campo Magntico
Anmalo ISA.
Para a analise semi-quantitativa fez-se uso igualmente, em cada caso, da
Deconvoluo de Euler para gerao de solues de profundidade para os diferentes
tipos de estruturas: planares, lineares, bidimensional ou tridimensional.
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Dissertao de mestrado
5.2.1. Modelo espectral de profundidade das fontes magnticas
O espectro de potncia radialmente ponderado EPRP, tambm conhecido
como densidade de energia espectral, foi gerado a partir do Campo Magntico Total
CMT. A Frequncia de Nyquist (fn) definida para o aerolevantamento apresenta nmero
de onda de 1 km-1
(um ciclo por quilmetro, ou comprimento de onda de 1000 metros),
correspondente a duas vezes a distncia entre, no caso, perfis de amostragem, e a
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