relatorio de geofisica aplicada

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE 
INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
CURSO DE GEOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE GEOFÍSICA APLICADA 
Centro Universitário de Belo Horizonte 
 
 
 
 
 
 
 
 
Matheus Fraga Freitas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, novembro de 2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE 
INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
CURSO DE GEOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE GEOFÍSICA APLICADA 
Centro Universitário de Belo Horizonte 
 
 
 
 
 
 
 
 
Matheus Fraga Freitas 
 
Processamento e interpretação de dados 
magnetométricos e gamaespectrométricos 
de Clifton 1º x 2º quadrícula do Condado de 
Greenlee, Arizona – EUA, apresentado 
como critério de avaliação na disciplina 
Geofísica Aplicada no curso de Geologia do 
Centro Universitário de Belo Horizonte, sob 
orientação do professor Dionísio Uendro 
Carlos. 
 
 
 
 
Belo Horizonte, novembro de 2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1: Linhas de voo e de controle da área de estudo ................................................... 8 
FIGURA 2: Mapa geológico simplificado do Arizona .............................................................. 9 
FIGURA 3: Aerolevantamento magnetométrico de Greenlee, Arizona ................................ 10 
FIGURA 4: Aerolevantamento radiométrico de Greenlee, Arizona ...................................... 11 
FIGURA 5: Mapa das razões de eTh/K, eU/K e eU/eTh e geológico de Greenlee, AZ ....... 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 5 
2. METODOLOGIA ................................................................................................................ 5 
3. GEOLOGIA ....................................................................................................................... 9 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................10 
5. CONCLUSÃO...................................................................................................................13 
6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
A Geofísica é uma ciência caracterizada pela multidisciplinaridade, ao passo que se 
aproxima da Geologia em seus objetivos e alinha-se à Física quanto aos seus métodos. 
Deve-se aos estudos geofísicos todo o conhecimento que se tem acerca das variadas 
camadas que formam o sistema Terra. Para investigação do interior do planeta, a Geofísica 
se vale do estudo das propriedades físicas da Terra como: calor, eletricidade, gravidade, 
magnetismo, ondas elásticas, radioatividade, entre outras. De acordo com Ernesto & Ussami 
(2002), para cada uma dessas propriedades físicas desenvolveram-se um ou mais métodos 
de investigação geofísica que envolve trabalhos de campo e de laboratório. Os métodos 
geofísicos abordados adiante são os da Gamaespectrometria e o da Magnetometria. 
Objetiva-se com o presente trabalho a elaboração de malhas interpoladas de temas 
geofísicos para representação em mapas magnetométricos dos campos residual e total, e 
radiométricos das concentrações de K, eU, eTh e Contagem Total, além das razões de 
eTh/K, eU/K e eU/eTh do Condado estadunidense de Greenlee, Arizona – região de 
expressiva importância na geologia global, sobretudo pela presença massiva de depósitos 
de cobre e ouro. 
 
2. METODOLOGIA 
2.1 Magnetometria 
Na natureza há minerais que apresentam comportamento magnético, como é o caso da 
magnetita. Ernesto & Ussami (2002) dizem que tais minerais estão contidos em algumas 
rochas e são capazes de produzir anomalias magnéticas, assim como objetos produzidos 
pelo homem, como materiais arqueológicos que contém ferro (ferramentas e cerâmicas). 
Quanto mais básicas são as rochas em relação à sua composição mineralógica, aumentam-
se as possibilidades de apresentarem magnetismo, devido a um conteúdo maior de 
magnetita, sendo que a proporção desse mineral em rochas magmáticas tende a decrescer 
à medida que aumenta a acidez das rochas. 
É no âmbito dessas anomalias do campo magnético da Terra em que o método geofísico da 
magnetometria se baseia, tentando, a partir das medições do campo magnético terrestre 
inferir a distribuição de minerais com propriedades magnéticas distintas em subsuperfície. 
Conforme afirmam Ernesto & Ussami (2002), os corpos mineralizados de magnetita, diques, 
fluxo de lavas, intrusões básicas, rochas do embasamento metamórfico, soleiras falhadas, 
deformadas e truncadas são as causas mais comuns de anomalias magnéticas. 
6 
 
Ernesto & Ussami (2002) dizem ainda que a magnetometria tem por objetivo último fornecer 
informações quantitativas sobre a fonte causadora da anomalia, ou seja, um modelo 
geológico. 
 
2.2 Gamaespectrometria 
A Gamaespetrometria consiste numa técnica capaz de realizar a medida dos espectros do 
40K, 238U e 232Th, uma vez que diferentes rochas podem ser reconhecidas por suas 
assinaturas radioativas. Isso faz com que tal método seja bastante empregado para fins de 
mapeamento geológico. 
Conforme Ernesto & Ussami (2002), inicialmente os instrumentos radiométricos foram 
desenvolvidos para a detecção de urânio, mas logo apareceram diversas outras aplicações, 
dentre as quais Ribeiro et al. (2013) citam: identificação de pontos de afloramentos de 
intrusões ígneas; caracterização de intrusões indiferenciadas; prospecção mineral; estudo 
de crateras de impacto; análise da influência de fertilizantes com derivados do urânio em 
cursos d’água; exploração de petróleo; controle ambiental em áreas com vazamento 
radioativo, entre outros. 
 
2.3 Levantamento e processamento dos dados 
Durante meados da década de 70 ao início dos anos 80, o Departamento de Energia dos 
Estados Unidos da América (EUA) contratou inúmeros aerolevantamentos adquiridos pelo 
NURE (National Uranium Resource Evaluation), que cobriram a maioria do território 
estadunidense e grande parte do Alasca. O principal objetivo era a obtenção de dados 
radiométricos para localização e avaliação dos recursos de urânio. Dados aeromagnéticos 
foram adquiridos ao mesmo tempo, durante os levantamentos. 
Em meados da década de 1980, todos os dados do programa NURE foram entregues ao 
Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) e os dados aeromagnéticos também foram 
arquivados no National Geophysical Data Center. A melhoria da comunicação digital nos 
últimos anos e a capacidade de armazenar e transmitir grandes conjuntos de dados 
possibilitaram ao USGS disponibilizar os dados das linhas de voo em formato comum, assim 
sendo, o USGS permite o download pela internet de informações como atributos e unidades 
geológicas em formatos específicos para trabalhos em plataformas como as SIG (sistemas 
de informações geográficas).Para a elaboração dos mapas seguiu-se roteiro disponibilizado pelo docente, com indicação 
de sítios da internet para download de banco de dados geofísicos e geológicos; passo-a-
7 
 
passo para a preparação dos dados a serem importados para ambiente SIG e sugestão de 
interpoladores para aplicação aos dados geofísicos. 
Para a escolha da área de interesse foram utilizados previamente imagens de satélite do 
programa Google Earth e mapa geológico dos EUA, que permitem a identificação de feições 
geológicas, falhamentos e diferentes litotipos; além de pesquisas na internet e bibliográficas, 
que destacam Greenlee como importante produtor de cobre no mundo. 
Após a escolha da região e já de posse dos respectivos dados geofísicos e geológicos, o 
próximo passo foi o da preparação dos arquivos para a importação no ambiente SIG (o 
programa utilizado foi o ArcGIS), através do uso de editor de textos digitais (programa Bloco 
de Notas) e editor de planilhas (Microsoft Excel). 
Os arquivos de dados magnetométricos e radiométricos apresentam valores obtidos por 
aerolevantamento, seguindo-se as técnicas de linhas de produção e linhas de controle, que 
são modos de voos por sobre a região a ser estudada, desenvolvidos para levantamentos 
geofísicos. De acordo com Ribeiro et al. (2013), para os aerolevantamentos 
magnetométricos, o magnetômetro é instalado na parte externa da aeronave (string), em 
virtude do efeito de paralaxe, que é a diferença dos tempos de medição do magnetômetro e 
do altímetro com o sistema de posicionamento (Louro, 2013), enquanto que nos 
gamaespectrométricos, o equipamento localiza-se no interior da aeronave, por não serem 
afetados por tal efeito. 
Cada registro desses voos, obtidos através de um magnetômetro contém 13 atributos, 
como: latitude, longitude, hora, dia e ano da medição, valor magnético total e residual, 
dentre outros, enquanto os obtidos por um gamaespectrômetro apresentam 21 atributos, 
dentre eles as medições dos espectros do 40K, 238U e 232Th, e da Contagem Total de 
Radioatividade. 
De acordo com o U. S. Department of Energy (2009), os dados da USGS foram adquiridos 
por um único contratado ou grupo responsável pela coleta e processamento dos dados. 
Todos esses dados foram coletados usando os mesmos instrumentos (magnetômetros, 
altímetros, espectro-radiômetros, GPS) ao longo da pesquisa e adquiridos durante dias de 
climas favoráveis e sem longos atrasos entre o início e o final dos estudos. A perda de 
alguns dados devido a más transmissões, spikings, gaps e demais erros foram substituídos 
pelos valores: -9999.9, -999.9, -99, etc. Em alguns casos os canais foram adicionados e 
preenchidos com dummies (-9999.9, etc) para cumprimento do formato estabelecido. Os 
registros que não apresentavam dados utilizáveis foram excluídos. O aerolevantamento foi 
realizado a uma altura média de 400 pés (aproximadamente 120 metros), utilizando-se o 
8 
 
método draped de voo, com o espaçamento entre as linhas de três milhas 
(aproximadamente 4800 metros). 
A partir da preparação dos arquivos de dados magnetométricos e radiométricos, foi possível 
realizar a plotagem das linhas de voo e controle no ArcGIS (Figura 1) e confeccionar tabelas 
com os atributos necessários para a elaboração dos mapas propostos. O trabalho proposto 
tem como foco a região de Greenlee, porém as linhas de voo abrangem parte do estado de 
New Mexico. 
 
Figura 1: Linhas de voo e de controle da área de estudo referentes ao aerolevantamento 
radiométrico. Linha vertical em vermelho representa os limites territoriais entre 
Greenlee (à esquerda) e New Mexico (à direita). 
9 
 
3. GEOLOGIA 
Além das reconhecidas belezas naturais do Grand Canyon, o Arizona possui uma geologia 
muito rica e complexa. De acordo com dados do AZGS (The Arizona Geological Survey), a 
região de Greenlee tem no seu embasamento rochas metamórficas do Proterozoico, com 
alguns afloramentos de metassedimentares, principalmente derivadas de arenito e xisto, 
além de porções de conglomerados e rochas carbonáticas. Inclui o xisto Pinal e rochas 
vulcanosedimentares nos Supergrupos Yavapai e Tonto Basin. 
Na porção Oeste de Greenlee afloram rochas graníticas do Mesoproterozoico. Já próximo à 
cidade de Clifton, existe um complexo rochoso, com Granitos do Proterozoico; depósitos 
sedimentares do Permiano e Pensilvaniano; rochas sedimentares paleozoicas como 
calcário, dolomito, entre outras; arenito do tipo Dakota, de idade cretácea; e os importantes 
depósitos de cobre porfirítico em rochas graníticas que vão do início do Terciário até o 
Cretáceo tardio; além de rochas piroclásticas e coberturas quaternárias. É justamente neste 
complexo litológico onde se instalou a Morenci Mine, uma das maiores minas de cobre do 
mundo, tendo reservas estimadas de 3,2 bilhões de toneladas de minério com 0,16% de 
cobre. 
 
Figura 2: Mapa geológico simplificado do Arizona, com a área de estudo localizada na porção leste. 
 
10 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os mapas a seguir foram elaborados de acordo com os critérios especificados no tópico 
Metodologia. O Datum de referência utilizado foi o NAD27, Zona 12N. A geração das malhas 
interpoladas e a confecção dos mapas foram realizadas com o uso do programa ArcGIS, 
que disponibiliza vários recursos de interpolação de dados, cada um fundamentado sobre 
um algoritmo distinto. Para os mapas magnetométricos, foi utilizado o interpolador do tipo 
Vizinho Natural, com célula de saída de 3000 unidades, enquanto para os mapas 
radiométricos, o interpolador que apresentou a melhor visualização dos dados, sem perda 
de detalhes importantes foi o do tipo Krigagem, com célula de saída de 5000 unidades. Nos 
arquivos de dados radiométricos do condado de Greenlee disponibilizados pela USGS, há 
valores negativos nos canais do potássio, do urânio e do tório, isto se deve, provavelmente 
por algum tipo de inconsistência gerada durante a sua aquisição. Para a confecção dos 
mapas radiométricos, esses valores negativos foram suprimidos, em virtude de não 
existirem concentrações negativas desses elementos na natureza. 
 
Figura 3: Aerolevantamento magnetométrico de Greenlee, Arizona. 
(A) Mapa do campo magnético residual. (B) Mapa do campo magnético total. 
 
O mapa do campo magnético total (Figura 3-B) demonstra valores que variam de 50432 a 
52618 Nano Tesla (nT), sendo que os altos valores - em cores quentes - estão associados a 
rochas ígneas extrusivas. Esse grupo de rochas apresenta minerais que possuem alto teor 
de ferro em sua composição química e alta susceptibilidade magnética, como é o caso da 
biotita, magnetita, zircão, dentre outros. Onde os valores são mais baixos - cores mais frias -
afloram-se rochas ou coberturas sedimentares, com presença de minerais como a gipsita e 
o quartzo, com baixas susceptibilidades magnéticas. Na Figura 3, os picos em vermelho são 
11 
 
representados no mapa geológico (Figura 2) pelos anfibolitos, basaltos e dacitos da região 
de Greenlee, e a área azulada, na porção SE representa o complexo granítico onde 
localizam-se os depósitos de cobre porfiríticos citados anteriormente. A parte em branco na 
porção SW deve-se à inconsistência ou inexistência de dados adquiridos para a 
determinada faixa durante o aerolevantamento magnetométrico. 
 
Figura 4: Aerolevantamento radiométrico de Greenlee, Arizona. 
(A) Mapa das concentrações de K. (B) Mapa das concentrações de eU. 
(C) Mapa das concentrações de eTh. (D) Mapa da Contagem Total. 
 
No mapa do radioisótopo de potássio (Figura 4-A) é possível identificar uma incidência de 
média a alta, bastante localizada do elemento na região sul. De acordo com Neto& Ferreira 
(2003), as assinaturas gamaespectrométricas de depósitos de ouro são bastante variáveis, 
porém o enriquecimento potássico normalmente configura um guia para uma localização 
indireta de concentrações auríferas. No caso da área estudada, essas incidências de 
potássio relacionam-se com od depósitos auríferos que estão associados aos depósitos de 
12 
 
cobre, em intrusões graníticas, na porção SE do mapa geológico (Figura 5-D). As porções 
com índices potássicos mais baixos devem-se à presença de rochas de composições 
predominantemente básicas. Ribeiro et. al (2013) afirma que essas rochas e seus produtos 
metamórficos apresentam baixos teores de potássio e ainda que, as rochas ígneas félsicas 
são as que apresentam maior teor do elemento, o que fica evidenciado pelo ponto em 
vermelho (Figura 4-A) à leste, indicando alta concentração de potássio nessa localidade. 
Esse padrão se repete tanto nos mapas do urânio e do tório, quanto no de Contagem Total 
(Figura 4-B, C e D), localizados à NE e NW, intercalando-se com os Granodioritos, 
representados no mapa geológico da Figura 2. Considerando esse padrão, infere-se que o 
dado grupo rochoso também apresenta em sua composição altos níveis de U e Th, visto que 
esses elementos estão comumente associados a rochas magmáticas quartzo-feldspáticas. 
 
Figura 5: Aerolevantamento radiométrico de Greenlee, Arizona. 
(A) Mapa da razão eTh/K. (B) Mapa da razão eU/K. (C) Mapa da razão eU/eTh. 
(D) Mapa geológico simplificado do Condado de Greenlee. 
 
Os mapas das razões (Figura 5) foram gerados a partir das contagens individuais dos 
radioelementos e são úteis principalmente para diferenciar a proporção de um elemento 
13 
 
radiométrico de um dado local em relação a outro elemento da mesma região. O resultado 
apresentado foi coerente com o mapa geológico local e com o que era esperado a partir das 
aplicações publicadas por Ribeiro et. al (2013), visto que a razão Th/K (Figura 5-A) é baixa, 
tendo uma pequena elevação onde demarcou-se a maior concentração de Th; a razão U/Th 
(Figura 5-C) apresenta valores prioritariamente intermediários a altos, sendo os altos 
condizentes com os núcleos de urânio; e por fim, a razão U/K (Figura 5-B) é muito baixa, 
visto que a concentração do potássio é bastante superior na região em relação ao urânio. 
 
5. CONCLUSÃO 
A aplicação de todos os processos relatados para a preparação, interpolação, 
processamento e interpretação dos dados geofísicos adquiridos transmite ao discente – 
agora de maneira prática – sobre a importância do uso da Geofísica Aplicada, dentre outras 
utilidades, para fins de prospecção e pesquisa mineral na geologia, pois de maneira indireta, 
tem-se uma ideia bastante fiel da geologia de subsuperfície e das prováveis localizações de 
depósitos de minerais minério com a aplicação do conhecimento geofísico; com inferência 
de possíveis contatos geológicos e estruturas de interesse. 
O processamento dos dados geofísicos fornece uma série de elementos que possibilitam 
um entendimento do comportamento geológico e estrutural de uma determinada área, 
porém faz-se necessário ainda a apuração do conhecimento da Geofísica Aplicada por parte 
do graduando para a obtenção de resultados cada vez mais assertivos. 
 
6. REFERÊNCIAS 
Ernesto, M. & Ussami, N. 2002. Introdução à Geofísica. Departamento de Geofísica – 
IAG/USP. Disponível em <iag.usp.br> (Acesso em 26/11/2017) 
GONÇALVES, B. F. 2008. Modelagem de dados geofísicos magnéticos e radiométricos 
aéreos e terrestres aplicados à interpretação geológica. Instituto de Geociências – 
UFBA. Disponível em <cpgg.ufba.br> (Acesso em 28/11/2017) 
Louro, V. H. A. 2013. Procedimentos de Análise em Magnetometria: Estimativa de 
Magnetização Remanente visando Inversões para Exploração Mineral. Disponível em 
<teses.usp.br> (Acesso em 26/11/2017) 
Neto, L. F. & Ferreira, F. J. F. 2003. Gamaespectrometria integrada a dados 
exploratórios multifonte em ambiente SIG aplicada à prospecção de ouro na folha 
Botuverá, SC. Revista Brasileira de Geociências 33(2-Suplemento):197-208 
Ribeiro, V. B. et al,. 2013. Aerogamaespectrometria e suas aplicações no mapeamento 
geológico. Terrae Didatica 10:29-51 
14 
 
Serviço Geológico do Arizona. Disponível em <azgs.az.gov> (Acesso em 08/10/2017) 
Serviço Geológico dos Estados Unidos. Disponível em <usgs.gov> (Acesso em 08/10/2017) 
U. S. Department of Energy, U. S. Geological Survey, Department of Interior and the 
National Geophysical Date Center, NOAA. 2009. Clifton 1º x 2º Quadrangle. Denver, CO. 
Publisher: U.S. Geological Survey