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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS PESQUISA MINERAL PROSPECÇÃO E EXPLORAÇÃO Israel Rodrigues Teixeira Luana Oliveira de Carvalho Raphaela de Freitas Mara Thiago Garcia Saraiva Pesquisa de Depósitos Minerais II Professor: Alizeibek Saleimen Nader Belo Horizonte, Novembro de 2014 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... i LISTA DE TABELAS ................................................................................................. iii 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 1 2 DEFINIÇÕES E TERMOS ÚTEIS ....................................................................... 4 2.1 Mineral .................................................................................... 4 2.2 Rocha ...................................................................................... 6 2.3 Minério .................................................................................... 7 2.4 Mineral-Minério ........................................................................ 7 2.5 Ganga ..................................................................................... 8 2.6 Afloramento ............................................................................. 8 2.7 Capeamento ............................................................................ 9 2.8 Rocha Hospedeira ................................................................. 10 2.9 Rochas Encaixantes, Capa e Lapa ....................................... 11 3 RECURSOS X RESERVAS.............................................................................. 12 3.1 Normas para Classificação de Recursos e Reservas ........... 14 3.2 Código JORC ........................................................................ 16 3.3 Caso Bre-X ............................................................................ 17 4 PESQUISA MIERAL – DEFINIÇÃO E FASES ................................................. 20 5 PROSPECÇÃO E EXPLORAÇÃO MINERAL.................................................. 20 6 MAPEAMENTO GEOLÓGICO ......................................................................... 24 7 AMOSTRAGEM ................................................................................................ 25 8 POÇOS E TRINCHEIRAS ................................................................................ 27 9 SONDAGEM ..................................................................................................... 30 10 GEOFÍSICA ...................................................................................................... 31 11 SENSORIAMENTO REMOTO .......................................................................... 35 11.1 Definição ............................................................................... 35 11.2 História .................................................................................. 35 11.3 Princípio ................................................................................ 37 11.4 Aplicações ............................................................................. 41 12 GEOQUÍMICA .................................................................................................. 42 12.1 Correlação com demais técnicas e Objetivos........................ 42 12.2 Premissas e Aplicações ........................................................ 43 12.3 Potencializando os Resultados ............................................. 44 12.4 Vantagens da Utilização de Métodos Geoquímicos .............. 44 12.5 Background ........................................................................... 45 12.6 Classificação Geoquímica dos Elementos ............................ 46 12.7 Dispersão e Concentração .................................................... 47 12.8 Elementos Farejadores/Indicadores e Mobilidade ................. 48 12.9 Assinatura Geoquímica ......................................................... 50 13 ESTUDO DE CASO .......................................................................................... 53 13.1 Introdução: A geologia dos metais disseminados de Nevada. ................................................................................. 53 13.2 Trinity Mine: Nevada ............................................................. 55 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 67 i LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Uso dos bens minerais em um banheiro de uma casa comum. 2 Figura 2 - Uso dos bens minerais no exterior de uma casa. 3 Figura 3 - Hematita Fe2O3, mineral portador de Ferro. 5 Figura 4 - Itabirito, rocha metamórfica rica em hematita e quartzo. 7 Figura 5 - Quadro esquemático com alguns minérios, seu minerais-minério e suas gangas 8 Figura 6 – Afloramento de granito em Salto, SP. 9 Figura 7 - Pelito cinza-arroxeados com capeamento laranja-amarelado. 10 Figura 8 - Jaspilito. Rocha hospedeira de minério de ferro. 10 Figura 9 - Representação esquemática da Capa e da Lapa. 11 Figura 10 - Relações entre Resultados de Exploração Mineral, Recursos Minerais e Reservas de Minério. 13 Figura 11 - Evolução dos códigos internacionais. 14 Figura 12 - Evolução do preço das açoes Bre-X. 19 Figura 13 - Exemplo esquemático dos riscos e gastos durante a pesquisa mineral. 21 Figura 14 - As fases da prospecção mineral. 22 Figura 15 - Mapa geológico da região de Lavras (MG). 24 Figura 16 - Exemplo de mapa e perfil geológico observados na fase da exploração. 25 Figura 17 - Exemplo de amostragem de sedimentos de corrente. 26 Figura 18 - Exemplo esquemático de amostragem feita em malha regular. 27 Figura 19 - Trincheira aberta manualmente e mecanicamente. 28 Figura 20 - Exemplo esquemático da abertura de trincheiras. 28 Figura 21 - Exemplo de abertura de um poço. 29 Figura 22 - Exemplo de malha de sondagem regular. 30 Figura 23 - Exemplos de mapas de anomalias registradas por análises geofísicas. 34 Figura 24 - Satélite da série LANDSAT 7. 37 Figura 25 - Princípio de obtenção de imagens. 38 ii Figura 26 – Estações de recepção ao redor do mundo. 40 Figura 27 - sequência de obtenção das imagens. 40 Figura 29 - : Exemplo de Formação de Depósito Epitermal. 54 Figura 30 - Mapa mostrando a geologia da Região de Nevada. 55 Figura 31 - Localização dos furos em comparação com o contorno da cava final. 57 Figura 32 - : Fluxograma do Processamento Mineral. 59 Figura 33 - Gráficos estatísticos dos dados de Trinity Mine. 60 Figura 34 - : Estística simples paraa população total, aplicando-se o cutoff e excluindo os outliers. 61 Figura 35 - Estatística para as subpopulações. 62 Figura 36 - Efeito do cutoff grade na média e desvio padrão da população. 63 Figura 37 - Mapa de contorno do nível 5220 dos teores. 63 Figura 38 - Mapa dos indicadores teor de prata. 64 Figura 39 - Semi variogramas para várias direções. 65 iii LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Bandas Espectrais e suas Aplicações. 41 Tabela 2 - Classificação geoquímica dos elementos 47 Tabela 3 - Classificação geoquímica dos elementos da crosta. 47 Tabela 4 - Exemplos de elementos farejadores usados para indicar mineralizações. 49 Tabela 5 -Assinatura e elementos farejadores para alguns tipos de depósitos. 51 Tabela 6 - Dados da Perfuração 57 Tabela 7 - Classificação do Minério de acordo com os teores 58 iv 11 INTRODUÇÃO Os bens minerais são de importância inestimável à sociedade contemporânea. O ser humano moldou ao longo da história o seu modo de viver de forma a sustentá- lo através do uso de minerais em todas as esferas de sua vida. Desta forma uma das premissas básicas das áreas da Geologia e Engenharia de Minas é o entendimento a respeito da origem dos depósitos minerais bem como das técnicas utilizadas para encontrá-los. Um depósito mineral, mesmo os de grandes proporções, é apenas uma ínfima parte quando comparado à imensidão da crosta terrestre. Quase todos os grandes depósitos minerais considerados de fácil acesso e identificação foram encontrados o que torna cada vez mais necessário o emprego de técnicas geológicas, geoquímicas, geofísicas e etc. na busca de minérios. Entende-se por pesquisa mineral a execução dos trabalhos necessários à definição da jazida, sua descoberta, avaliação e determinação da exequibilidade do seu aproveitamento econômico. O presente trabalho tem como objeto de estudo as técnicas empregadas na pesquisa mineral, além das definições comumente utilizadas por Geólogos e Engenheiro de Minas quando tratam do assunto. Para ilustrar a importância dos recursos minerais em nossas vidas seguem as imagens abaixo, as quais exemplificam de forma simplificada algumas utilizações em nossas casas. 2 Figura 1 – Uso dos bens minerais em um banheiro de uma casa comum. Fonte: DRM-RJ Serviço Geológico do Estado do Rio de Janeiro 3 Figura 2 - Uso dos bens minerais no exterior de uma casa. Fonte: DRM-RJ Serviço Geológico do Estado do Rio de Janeiro A Mineração é um dos ramos da atividade econômica de maior risco. A seleção criteriosa de dados e dos “Alvos” visa reduzir os riscos de investimento e dar subsídios para a tomada de decisão mais acertada possível. Do outro lado da balança está a performance da commodity no mercado. Se os preços e a demanda estiverem em alta, e com tendência de valorização, torna mais estimulante a decisão para o investidor. Um “Alvo” ou mesmo um Prospecto desinteressante em determinado cenário de mercado, poderá ser muito atrativo num cenário diferente e mais favorável àquela commodity. 4 Como exemplo da dependência entre a pesquisa e o mercado podemos lembrar da corrida à tantalita entre 1999 e 2001. Na época o mineral chegou a ser cotado pela LME (London Metal Exchange) em Janeiro de 2001 a USD 260 a libra peso e caindo aos patamares de USD 25 (e ainda menores para vendas do tipo “spot” ou eventuais) em abril daquele ano. Como resultado da grande procura, as Reservas Mundiais cresceram em mais de 100% motivadas pelos financiamentos na Pesquisa Mineral desta commodity. As razões para esta subsequente queda brusca nos preços são as mais variadas, mas a principal é a diminuição na demanda de tântalo para capacitores (60% do mercado mundial). A pesquisa mineral é a primeira e mais arriscada atividade de todo o processo de produção mineral. Isso porque são necessários muitos dados para que se possa encontrar e conhecer um depósito mineral, e na maioria dos casos este pode não caracterizar uma jazida no momento atual. Por isso a cada fase da pesquisa, o profissional responsável pela mesma deve tomar uma decisão entre abandonar o projeto, mudar o plano de pesquisa ou continuar com os estudos. 2 DEFINIÇÕES E TERMOS ÚTEIS O conhecimento e entendimento dos termos utilizados no ambiente da mineração são de grande importância, pois evita que erros de abordagem sejam tomados pelo simples desconhecimento do assunto que se trata. Assim é pertinente que se desprenda tempo analisando as definições que se seguem. 2.1 Mineral A definição de mineral varia de autor para autor, porém, restringindo um pouco o seu conceito pode-se chegar a um denominador comum a respeito de sua definição. Mineral é um composto sólido, natural e inorgânico, com uma estrutura interna regida por uma matriz cristalina que só varia em composição química em certos limites e que pode adquirir formas poliédricas. 5 Abrindo um pouco mais o leque desta definição, pode-se tomar a definição do DNPM (Departamento Nacional de Produção Mineral) para mineral: “Minerais, do latim minera, são compostos químicos naturais (raramente elementos nativos), formados a partir de diversos processos físico-químicos que operaram na crosta terrestre. A maioria esmagadora desses compostos ocorre no estado sólido e compõem as rochas. Estudos experimentais demonstram que cada mineral é formado sob uma condição físico-química específica, ou seja, a uma determinada temperatura, pressão e concentração dos elementos químicos presentes no sistema. Os minerais se mantêm imutáveis até que as condições ambientais atinjam os limites de sua estabilidade, a partir do que são substituídos por outros mais estáveis sob a nova condição. Alguns minerais, porém, possuem limites de estabilidade muito amplos e são praticamente imutáveis, como o diamante, o coríndon, o grafite, etc. Os minerais possuem uma grande variedade de propriedades (cor, dureza, brilho, índice de refração, transparência, clivagem, peso específico, etc), das quais ao menos uma delas serve para distingui-lo de todos os demais”. Figura 3 - Hematita Fe2O3, mineral portador de Ferro. Fonte: Web Mineral 6 2.2 Rocha Rocha é um agrupamento sólido de ocorrência natural, o qual é constituído por um ou mais minerais. As rochas podem ser classificadas (ou segregadas em grupos comuns) de acordo com sua composição química, sua forma estrutural, ou sua textura. Porém, a forma mais usual de classificá-las leva em conta os processos que formaram uma rocha específica, ou seja, sua gênese. Desta forma são segregadas em: Ígneas, Sedimentares e Metamórficas. Ígneas: São resultado do resfriamento e consequente solidificação do magma, o que pode ocorrer tanto em profundidade (intrusivas ou plutônicas) quanto na superfície (extrusivas ou vulcânicas). Sedimentares: São formadas pela consolidação de fragmentos de outras rochas, deposição química ou ainda acúmulo de matéria orgânica. Assim, sua origem pode ser discriminada como: o Clástica: Quando são formadas por fragmentos e detritos de outras rochas; o Química: Resultam da precipitação de substâncias dissolvidas em água; o Biogênicas: São formadas por restos de seres vivos; Metamórficas: Tais rochas são formadas pela transformação de alguma rocha. Essa transformação ocorre mediante as condições do ambiente em que a rocha se encontra. Por exemplo, uma mudança nas condições de temperatura e pressão pode vir a dar origem a uma rocha com características diferentes da que outrora existia. 7 Figura 4 - Itabirito, rocha metamórfica rica em hematita e quartzo. Fonte: UNESP 2.3 Minério Minério é um agregado de minerais rico em um determinado mineral ou elemento químico que é economicamente viável para a extração. Pode ser uma rocha, sedimento ou solo. Assim, levando em conta a viabilidade em diversas esferas, o minério pode ser lavrado, processado e comercializado com intuito de se obter lucro. Em uma breve análise a respeito dos minérios pode-se observar que a premissa básica para ser classificado como tal é a de que, nele, a concentração do "material" de interesse é maior que a concentração média crustal de tal bem. Os constituintes do minério são o mineral-minério e a ganga, os quais serão contemplados a seguir. 2.4 Mineral-Minério É a espécie mineral da qual se pode extrair economicamente uma ou mais substâncias úteis, sejam metais, elementos oucompostos químicos. Em outras 8 palavras, é a parte da qual nos interessamos no minério, sendo necessária sua segregação da parte restante. 2.5 Ganga Fração do minério que não é aproveitada economicamente que ocorrem associadas ao mineral-minério. Portanto, é a espécie que não gera interesse, pelo simples fato de sua comercialização não ser possível ou não compensar. Em uma posterior etapa de beneficiamento mineral é o rejeito. Figura 5 - Quadro esquemático com alguns minérios, seu minerais-minério e suas gangas Fonte: Contribuição dos autores 2.6 Afloramento Um afloramento é uma exposição de uma rocha na superfície. Pode ser observado em decorrência de processos naturais ou antropológicos, como por exemplo pela erosão do solo que cobria a rocha ou pela abertura de uma estrada, respectivamente. Os afloramentos são de grande importância nos estudos geológicos pois, estando a rocha exposta, sua observação é imensamente facilitada. Um estudo mais detalhado também se torna menos trabalhoso, tendo em vista que a coleta de amostras é de mais fácil realização. Desta forma ensaios que visam determinar as características básicas da rocha (como idade e composição química e mineralógica) são empregados com maior fluidez. MINERAIS DE GANGA MINERAIS DE MINÉRIO Granito feldspato / quartzo / mica cassiterita minério de estanho Pegmatito feldspato / quartzo / mica espodumênio minério de lítio Serpentinito serpentina / clorita / talco amianto minério de amianto Aluvião areia / cascalho / argila ouro minério de ouro 9 Além disso, os afloramentos servem de elementos norteadores para que os geólogos possam analisar os componentes geológicos de uma área, o que é de grande auxílio em fases de pesquisa mineral. Figura 6 – Afloramento de granito em Salto, SP. Fonte:Wikipédia - http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Rocha_Moutonn%C3%A9e.jpg 2.7 Capeamento No que engloba os processos da mineração em geral o capeamento é definido como a camada de estéril consolidada que recobre um mineral ou jazida. Caso a lavra seja viável, em sua fase preliminar, se faz necessário a retirada do capeamento para que o acesso à jazida seja possível em uma mina a céu-aberto. 10 Figura 7 - Pelito cinza-arroxeados com capeamento laranja-amarelado. Fonte:Site Panoramico http://www.panoramio.com/photo_explorer#view=photo&position=2623&with_photo_id=87834256&ord er=date_desc&user=44319 2.8 Rocha Hospedeira A rocha hospedeira é aquele que contém o corpo mineral, ou seja, é aquela cuja qual serviu de base para a formação do depósito. Figura 8 - Jaspilito. Rocha hospedeira de minério de ferro. Fonte: http://www.earth.northwestern.edu/public/craig/teach/C02-0/jasper.html 11 2.9 Rochas Encaixantes, Capa e Lapa As rochas encaixantes são os corpos rochosos cujos quais envolvem o depósito mineral. São formados em períodos anteriores ao da formação do jazimento, os quais podem ter sido formados pela percolação de fluidos hidrotermais, por exemplo. A massa de rocha encaixante acima da jazida é denominada Capa, ao passo que a subjacente é denominada Lapa. É importante atentar para o fato de que a rocha encaixante é mais antiga do que a rocha que a encaixou. Assim, no caso de um corpo rochoso ser englobado por uma rocha ígnea mais jovem, o termo encaixante não é usado para tal rocha. Figura 9 - Representação esquemática da Capa e da Lapa. Fonte: http://pt.slideshare.net/130682/pesquisa-mineral 12 3 RECURSOS X RESERVAS De acordo com o DNPM, um recurso é uma concentração ou depósito da crosta da Terra, de material natural, sólido, em tal quantidade e tal teor e/ou tais qualidades que, uma vez pesquisado, exibe parâmetros mostrando, de modo razoável, que seu aproveitamento pode ser factível na atualidade ou no futuro. Condicionantes diversos podem tornar o todo, ou uma sua parte, uma Reserva Mineral. Pode ser classificado como um recurso medido, indicado ou inferido. (DNPM,2003) Recurso inferido: é aquele para a qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades e conteúdo mineral são estimados com base em amostragem limitada. Admite-se, sem comprovação, que há continuidade e persistência das características de modo que o depósito tenha potencial econômico. (DNPM, 2003). Ele parte de uma pesquisa não detalhada, com estações de amostragem em espaçamento amplo; pode incluir exposições naturais e artificiais (trincheiras, poços, galerias e furos de sonda). Recurso indicado: é aquela para qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades, conteúdo mineral, morfologia, continuidade e parâmetros físicos estão estabelecidos, de modo que as estimativas realizadas são confiáveis. (DNPM, 2003). Ele parte de pesquisa com amostragem direta em estações: afloramentos, trincheiras, poços, galerias e furos de sonda. Recurso medido: é aquela para qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades, conteúdo mineral, morfologia, continuidade e parâmetros físicos estão estabelecidas com elevado nível de confiabilidade. (DNPM, 2003). Ele parte de estimativas suportadas por amostragem direta em retículo denso: afloramentos, trincheiras, poços, galerias e furos de sonda. Já uma reserva é a parte do recurso mineral para qual está demonstrada a sua viabilidade técnica e econômica para produção. Essa demonstração inclui considerações sobre elementos modificadores, tais como fatores de lavra e beneficiamento, de economia e mercado legais, ambientais e sociais, justificando-se 13 a avaliação, envolvendo análise de lucratividade, em um dado tempo. Ela pode ser classificada como uma reserva indicada ou medida. (DNPM, 2003). Reserva indicada: parcela economicamente lavrável do recurso mineral indicado, para qual q viabilidade técnica e econômica foi demonstrada. Avaliações apropriadas, além de viabilidade técnica e econômica, são efetuadas compreendendo os elementos modificadores pertinentes, tais como fatores legais, ambientais e sociais, em um espaço de tempo determinado. (DNPM, 2003) Reserva medida: parcela economicamente lavrável do recurso medido, para qual a viabilidade técnica e econômica encontra-se tão bem estabelecida que há alto grau de confiabilidade na conclusões. Compreende a análise de elementos modificadores pertinentes ( lavra, beneficiamento, metalurgia, economia, mercado, fatores legais, ambientais e sociais) que justificam a extração e os investimentos. (DNPM, 2003) Com base nos princípios acima citados e definidos, criou-se um esquema da que define essa relação geral entre os resultados da exploração, recursos e reservas minerais, como podemos ver na figura a seguir: Figura 10 - Relações entre Resultados de Exploração Mineral, Recursos Minerais e Reservas de Minério. Fonte: Jorc - http://www.jorc.org/docs/JORC_code_2012.pdf 14 3.1 Normas para Classificação de Recursos e Reservas A classificação de recursos e reservas possui grande importância para a exploração mineral. A estimativa dos mesmos determina se um projeto é economicamente viável para um certo quadro econômico e a sua veracidade e confiabilidade determina a captação de investimentos para os projetos de mineração e à operações em bolsas de valores. Dessa forma, tornou-se necessária a criação de códigos e regras aceitas internacionalmente para regulamentar as atividades que permitissem a obtenção de dados confiáveis, que pudessem impedir possíveis fraudes (como o caso Bre-x, que será abordado como estudo de caso nesse trabalho).Figura 11 - Evolução dos códigos internacionais. Fonte: http://engenhariademinasufg.com.br/2013-1/TCC_site/paulo_elias.pdf Em 1971, é fundado pelo Australian Institute of Geoscentists(AIG), Australasian Institute of Mining and Metallurgy (AIMM) e Minerals Council of Australia o JORC(Joint 15 Ore Reserves Comittee). Inicialmente ele é um comitê que publica relatórios com recomendações para classificação de recursos e reservas e, apenas em 1988 ele publica pela primeira vez as suas normas, que foi transformado em um código completo e definitivo em 1999. Durante a década de 90, vários países, sobretudo os de língua inglesa, grandes produtores de bens minerais, formaram grupos de trabalho, no âmbito de sociedades profissionais de direito civil, que, individualmente ou em conjunto, discutiram meios de trazer garantias e segurança. Em 1994 um comitê denominado de Combined Reserves International Reporting Standards Committee (CRIRSCO), inicialmente um grupo de trabalho do Comitê Internacional das Instituições de Mineração e Metalurgia (Council of Mining and Metallurgical Institutes – CMMI) foi criado com o objetivo de gerar definições internacionais para publicação de recursos minerais e reservas de minério, modelados nas normas anteriormente definidas pelo JORC. Em 1996 a ONU, com o objetivo de orientar as nações produtoras cria o documento “Estrutura para a Classificação de Recursos e Reservas de Combustíveis Sólidos e Bens Minerais”. Ele não é um documento mandatório, apenas sugestivo. O que diferencia as sugestões da ONU das outras regulamentações é que, além de apresentar a classificação e as definições para recursos e reservas minerais, qualifica as “pessoas com competência” para conduzir todas as fases da pesquisa mineral, incluindo a avaliação dos recursos e/ou reservas, estabelecendo, também, diretrizes (“guidelines”) para reportar os resultados. Em 1998, os EUA apresentam o código SME, em 1999 o código JORC é lançado na Austrália e nos anos 2000 Canadá, África do Sul e Europa também apresentam seus respectivos códigos. Todos possuem similaridades, de modo que os códigos possuam um padrão internacional. Entre as principais diferenças, estão a definição para a pessoa Competente e a regulamentação das normas referentes as bolsas de valores dos respectivos países. Os anos 2000 marcam também a criação de códigos na América Latina, em países como Chile, Peru e Brasil. As normas passaram por revisões e são atualizadas periodicamente. Destaque para a norma JORC, atualizada em 2012 e que teve suas alterações em vigor a partir de dezembro de 2013. 16 3.2 Código JORC O Código JORC é o mais usado e aceito internacionalmente. Ele serviu de base para a criação da maioria dos códigos atuais, inclusive a norma brasileira. A definição para recursos e reservas são similares, porém existem definições como a de pessoa competente que se diferenciam bastante. Os princípios fundamentais, que governam a operação e aplicação da norma são: transparência, materialidade e competência. Transparência: requer que um Relatório de Avaliação de Reservas e/ou Recursos Minerais esteja abastecido com informação suficiente, cuja apresentação é clara e não ambígua. Materialidade: requer que o Relatório de Avaliação de Reservas e/ou Recursos Minerais contenha todas as informações relevantes para que investidores, consultores e autoridades, possam fazer um julgamento racional e equilibrado, em relação à mineralização reportada. Competência: requer que o Relatório de Avaliação de Reservas e/ou Recursos Minerais seja baseado em trabalho de pessoa devidamente qualificada e experiente, subordinada às restrições do código de ética profissional. Em relação a competência do profissional, o JORC possui grande rigidez. Por definição, uma pessoa “competente” é uma pessoa membro ou associada do Australasian Institute of Mining and Metallurgy e/ou do Australian Institute of Geoscientists, que tenha um mínimo de cinco anos de experiência relevante quanto ao modelo de mineralização e ao tipo de depósito sob consideração e nas atividades que está desempenhando. Se a Pessoa Competente está estimando ou supervisionando a estimativa de Recursos Minerais, a experiência relevante deve ser na estimativa e avaliação de Recursos Minerais. Se a Pessoa Competente está estimando ou supervisionando a estimativa de Reservas de Minério, a experiência relevante deve ser na estimativa, avaliação e extração econômica de Reservas de Minério. (JORC,2004) 17 As bolsas de valores da Austrália e Nova Zelândia (‘ASX’ e ‘NZSX’) desde 1989 e 1992, respectivamente, incorporaram as normas do JORC em suas regras de listagem. De acordo com essas regras, um relatório público deve ser preparado de acordo com as NORMAS se o mesmo incluir uma declaração sobre resultados de exploração mineral, Recursos Minerais ou Reservas de Minério. A incorporação das normas impõe requisitos específicos às companhias de mineração ou exploração mineral que reportam ao ‘ASX’ e ‘NZSX’. As orientações constantes desta parte das normas, que explicam estes requisitos, não devem ser utilizadas em lugar das regras de listagem correspondentes, porém é altamente recomendável que os usuários das normas familiarizem-se com as regras de listagem que se referem a Relatórios Públicos de resultados de exploração mineral, Recursos Minerais e Reservas de Minério.(JORC,2004) As regras de listagem da ASX exigem que seja identificada a Pessoa Competente responsável pelas estimativas de Recursos Minerais ou Reservas de Minério informadas no Relatório Público. O relatório, ou um anexo, deve conter declaração que a pessoa consente com a inclusão, no relatório, nos assuntos baseados em sua informação, na forma e no contexto em que aparecem, devendo ser citado o nome da firma ou empregador da pessoa. (JORC,2004) O código passou em 2012 por uma revisão e foi atualizado. O código JORC 2012 pode ser encontrado no site do JORC ( http://www.jorc.org/docs/JORC_code_2012.pdf) e as alterações realizadas também são apresentadas no relatório “Summary of changes between 2004 and 2012 Editions of the JORC Code”, organizado pelo JORC (http://www.jorc.org/docs/jorc_code_summary_of_changes_2004-2012_revision.pdf ). 3.3 Caso Bre-X O “Caso Bre-x”, como é comumente conhecido, é um dos maiores eventos de fraude referente à exploração mineral. Ele serviu como um alicerce na alteração e enrijecimento das leis e normas da área, principalmente no Canadá, país do qual 18 pertencia a empresa que John Walsh criou em 1888 para fins de exploração de diamante. Em 1993, John Walsh se encontra a beira da falência e com seu dinheiro remanescente ele faz uma visita à John Felderhof, geólogo que atuava na exploração de ouro na região. Felderhof, que investigava áreas adquiridas por uma empresa escocesa, indicou que Walsh adquirisse a prospecção de Busang, onde ele acreditava haver ouro. A Bre-x fez perfurações e, em uma delas, afirmaram terem encontrado ouro com teor acima de 6,6g por tonelada. Com o objetivo de obter recursos para novas explorações, a Bre-x vende ações na bolsa de Toronto e no começo de 1995, anunciam a descoberta de um depósito de 10,3Mt a um teor de 2,9g por tonelada. Em seguida, em outubro de 1995 eles anunciam a descoberta na região sudeste da área de um depósito que elevaria para até 40 milhões de onças de ouro, o que elevou o preço da empresa a 6 bilhões de dólares. A Bre-x contratou uma respeitável empresa canadense que confirmou a estimativa da empresa de John Walsh em 47 milhões de onças, baseados em informações fornecidaspela própria empresa. O valor de mercado da Bre-x atingiu 16 bilhões de dólares. Nesse estágio, o governo Indonésio se envolve na fraude e confirma os resultados da exploração da Bre-x, que é pressionado a se tornar uma joint venture. A Bre-x foi dividida em 10% para o governo Indonésio, 20% para as companhias de Mohammed Hasan (um indonésio amigo do presidente do país) e 15% para a empresa americana Freeport McMoRann, que ficou responsável a investir 400 milhões de dólares no projeto. A Freeport realizou perfurações em Busang para validar os resultados da Bre-x e enviou as amostras para 4 laboratórios ao redor do mundo. Todos os resultados laboratoriais concluíram que as amostras tinham baixa concentração de ouro e que o ouro encontrado era muito fino e não se assemelhavam as amostras da Bre-x. A fraude havia sido descoberta. Uma consultoria canadense foi contratada para auditoria dos resultados e confirmaram os resultados da Freeport. As ações da Bre-x caíram de 15,80 doláres para U$2,50 e, após a confirmação de que o ouro encontrado nas amostras da Bre-x foram inseridos após a obtenção das mesmas. Dentre os reponsáveis da Bre-x, Michael de Guzman (geólogo parceiro 19 de Felderhof), sofreu um controverso acidente de helicóptero, enquanto Walsh e Felderhof se refugiaram em paraísos fiscais e aproveitaram da fortuna adquirida. Figura 12 - Evolução do preço das açoes Bre-X. 20 4 PESQUISA MIERAL – DEFINIÇÃO E FASES Segundo o DNPM, entende-se por pesquisa mineral a execução dos trabalhos necessários à definição da jazida, sua descoberta, avaliação e a determinação da exequibilidade do seu aproveitamento econômico. Logo podemos concluir que a pesquisa mineral é o conjunto de trabalhos realizados com o intuito de descobrir, conhecer e delimitar uma jazida. “O objetivo é sempre reunir a maior quantidade de informações possíveis visando reduzir os riscos de retorno do investimento e aumentando a certeza de sucesso. Ao fim de cada etapa ou fase do Projeto Mineiro se avalia as informações obtidas e se toma decisões a respeito do prosseguimento do Projeto bem como as revisões das estratégias e planejamentos da etapa seguinte. Essas informações vão sendo acumuladas a medida que o Projeto avança e os riscos vão diminuindo” (Noções de Prospecção e Exploração Mineral para Técnicos em Geologia e Mineração) A pesquisa mineral se divide basicamente em duas fases, a Prospecção e a Exploração. Na fase de prospecção é escolhida uma área a ser analisada e então são coletados dados a fim de se determinar o local onde se encontra o depósito mineral em questão. Nesta etapa será realizado um planejamento, compilação de dados e pesquisa bibliográfica, reconhecimento, identificação do depósito. Com a região do depósito definida inicia-se a e fase de exploração, na qual o depósito é investigado a fundo, para que se possa conhecer suas características, como teor e tonelagem. Nesse estágio da pesquisa serão feitos testes dos alvos, desenvolvimento dos estudos sobre o Depósito Mineral. 5 PROSPECÇÃO E EXPLORAÇÃO MINERAL “A prospecção mineral é iniciada quando se é decidido qual bem mineral será o alvo da pesquisa de acordo com a evolução das necessidades da sociedade perante o desenvolvimento econômico e tecnológico” (Alexandre Magno Rocha). Prospecção pode ser definida como o conjunto de atividades que almejam a descoberta de um depósito mineral sempre levando em conta o tempo que se leva para pesquisar e a relação entre o capital investido e o risco de tal atividade, que 21 usualmente é um dos mais altos se comparando a outros empreendimentos do mesmo porte. Portanto a prospecção mineral visa encontrar áreas alvo de exploração mineral, a exploração se diferencia da primeira de acordo com o grau de detalhamento e risco da atividade. Pode se dizer que a prospecção mineral trabalha em uma escala regional, portanto menos detalhada e com um maior risco de não confirmação da existência de jazida. Portanto, nesta etapa do processo de pesquisa os custos devem ser os menores possíveis. Para tanto é necessário que seja feito um planejamento dos métodos a serem utilizados para tal fim. Figura 13 - Exemplo esquemático dos riscos e gastos durante a pesquisa mineral. Fonte: Introduction to Mineral Exploration. A Figura 3 mostra os estágios de um projeto mineral. É possível perceber que a medida que os investimentos vão aumentando o risco do empreendimento decresce. A prospecção mineral pode ser entendida como a fase que vai desde o plano conceitual (Conceptual Planning ) até a fase de avaliação do alvo (Target Appraisal). O Fluxograma abaixo retirado do Livro Fundamentos da Prospecção Mineral explicita a organização e desenvolvimento da prospecção mineral. 22 Figura 14 - As fases da prospecção mineral. Fonte: Fundamentos da Prospecção Mineral O primeiro passo para a prospecção é sempre a pesquisa bibliográfica (relatórios, Mapas, informações de habitantes, histórico da área) da região onde possivelmente se encontra o depósito. Isso porque a pesquisa bibliográfica tem baixíssimo custo e nos fornece dados em um tempo muito menor que qualquer outro trabalho. O objetivo é construir um acervo com o máximo de informações da área. Nunca devemos menosprezar a pesquisa bibliográfica porque ela pode ser muito útil na elaboração do plano de pesquisa. Sabemos, por exemplo, que alguns 23 pesquisadores costumam entrevistar garimpeiros ou buscar algum tipo de informação com os mesmo. Embora os garimpeiros não possuam uma elevada capacitação e base teórica para auxiliar a pesquisa, estes estão disseminados por todo o país com equipamentos manuais e bateias em busca de uma mineralização. Assim embora o nível de detalhes seja pequeno, talvez a vivência de um garimpeiro possa ser útil na fase inicial da prospecção. Previamente e ou concomitantemente aos trabalhos geológicos iniciais se faz necessário a coordenação dos documentos necessários pra aprovação da atividade de pesquisa mineral, que se faz pelo requerimento de pesquisa mediante ao DNPM (Departamento Nacional de Produção Mineral) em ordem de se conseguir o alvará de pesquisa que possui validade de um ano podendo ser renovado por mais dois. Uma das primeiras etapas da pesquisa mineral é a elaboração da base cartográfica também chamada de base planimétrica com a abertura de picadas. A Planimetria é a parte da Topografia que estuda os métodos e procedimentos que serão utilizados na representação do terreno. Adotando-se uma escala adequada, todos os pontos de interesse são projetados ortogonalmente sobre um plano (plano horizontal de referência), sem a preocupação com o relevo” (Mário Cavalcanti Neto). Nesta etapa é muito comum a realização de Levantamentos Expeditos, que são métodos rápidos, com baixo custo, porém que fornecem dados pouco precisos para se obter registro em mapa da topografia ou geologia de um local. Estes trabalhos podem ser feitos com GPS de bolso, ou GPS + Bússola + Trena, Passo e bússola; Bússola e trena; somente com Trena, entre outros. Nesta etapa, teremos a ESTAÇÃO que é o local de parada para que se possam coletar os dados obtidos no local. Os CAMINHAMENTOS são as distâncias percorridas para se realizar um levantamento. Caso obtemos pelo uso do GPS, este nos informará as coordenadas e poderá também nos dar as cotas. Junto a esta atividade se dá a prospecção por martelo que também é feita efetuando-se caminhamentos. A procura de indícios de mineralização acontece com a observação de feições morfológicas, os tipos de solos e vegetações.”OGuia da Prospecção é qualquer aspecto não relacionado com a gênese da mineralização, mas 24 que pode indicar a sua presença. Citam-se como exemplos: vegetação de menor porte e de folhas mais amareladas sobre os “gossans” na região amazônica; pegmatitos em altos topográficos na região do Seridó; etc. Cada região e/ou depósito mineral tem algumas características que podem ser utilizadas para identificar sua ocorrência.” (AUTOR) Outro exemplo é a planta Calamina que identifica alguns depósitos de zinco e em regiões de rochas fosfatadas. Após a coleta de amostras de solos e rochas alguns testes químicos podem ser expedidos. Os testes químicos, e a utilização de técnicas geoquímicas na fase de prospecção nos forneceram informações através da associações geoquímicas conhecidas, o que será posteriormente discutido com maior detalhe no decorrer deste texto. 6 MAPEAMENTO GEOLÓGICO No início de uma atividade de prospecção é feita escolha da escala de trabalho. Um dos primeiros estudos a ser feito é a análise do mapa geológico geralmente nas escalas de 1 : 50.000 e 1 : 100.000. Após essa análise o projeto passa para a fase de Prospecção em superfície, na qual engenheiros de minas e/ou geólogos visitam a região para buscar evidencias do que está registrado nos mapas. Faz parte disto o reconhecimento de seções geológicas, a visita de cavas já existentes na região bem como o registro de mineralizações afloradas. Figura 15 - Mapa geológico da região de Lavras (MG). 25 O mapeamento geológico na exploração é etapa importantíssima e imprescindível para se fazer a cubagem de um determinado depósito mineral. Este, deve ser realizado em escala regional (ex: 1:5000) e deve conter informações detalhadas sobre a mineralogia, rochas, estruturas e topografia. Para isso, além dos dados coletados na etapa de prospecção, utilizam-se também informações obtidas através de furos de sondagem, trincheiras, poços, análise geoquímica e dados obtidos através de métodos geofísicos. Figura 16 - Exemplo de mapa e perfil geológico observados na fase da exploração. Fonte: Revista Brasileira de Geociências 7 AMOSTRAGEM Na fase de prospecção deve ser feita a coleta não sistemática de sedimentos de corrente, concentrados de bateia e amostras de afloramentos para serem posteriormente analisados quimicamente. Desta forma a amostragem geralmente é feita de forma pontual e raramente linear nesta fase, além de serem amostradas em uma menor quantidade e com maior espaçamento. 26 Figura 17 - Exemplo de amostragem de sedimentos de corrente. Fonte: Noções de Prospecção e Pesquisa Mineral para Técnicos de Geologia e Mineração. – Mário Cavalcanti Neto e Alexandre Magno da Rocha Em fases exploratórias a amostragem tende a ser mais precisa e dotada de uma maior utilização de técnicas elaboras. É feita geralmente de forma linear, bulk ou em painel o que garante maior organização e precisão nos dados posteriormente gerados. Nesta fase é comum a utilização de canais, furos de sondagem, trincheiras e poços, os quais serão posteriormente abordados. Um grande volume de amostras é gerado e, mediante a utilização dos métodos mencionados, os intervalos de amostragem são consideravelmente regulares. 27 Figura 18 - Exemplo esquemático de amostragem feita em malha regular. Fonte: Noções de Prospecção e Pesquisa Mineral para Técnicos de Geologia e Mineração. – Mário Cavalcanti Neto e Alexandre Magno da Rocha 8 POÇOS E TRINCHEIRAS As trincheiras são valas retilíneas abertas com objetivo de fazer a rocha aflorar artificialmente. A vala de atingir a rocha sã cortando o maior número de litologias possível. Como característica geral, as trincheiras não podem ser muito profundas, apesar de não existir um valor de profundidade máxima rigoroso, pois esse aspecto varia com a litologia, forma da rocha, região,etc.. Entretanto não se sabe da ocorrência de trincheiras maiores que 3 metros, o que limita o conhecimento das rochas que estão em maior profundidade. Quando esse conhecimento se torna necessário é indicada a abertura de Poços. As trincheiras podem ser abertas manualmente, mecanicamente ou por explosivos, dependendo da dureza da rocha e das necessidades do local. 28 Figura 19 - Trincheira aberta manualmente e mecanicamente. Fonte: Google Imagens As trincheiras podem ser perpendiculares ou paralelas ao 'trend' principal, como mostra a figura a seguir. Figura 20 - Exemplo esquemático da abertura de trincheiras. Com auxílio de programas SIG/GIS (MapInfo, ArcGis, Idrisi, Geosoft etc.) se define as coordenadas de localização das trincheiras (início e fim) ainda no escritório. A locação da trincheira em campo pode ser feita com GPS, tomando-se as coordenadas do início e do final da vala e também dos piquetes, após a piquetagem. Se a área está levantada topograficamente com piquetes (Mapeamento segundo Piquetes e LB), a Trincheira pode ser locada a partir destes, tomando o rumo e a 29 distância do piquete até o início e final da vala. Ou, após aberta, a equipe de topografia faz os devidos levantamentos. Uma trincheira bem executada deve ter, pelo menos, as seguintes características, sem descartar outras: (a) Corte até a(s) rocha(s) sã(s) aflorar(em) artificialmente. Se a abertura for com retro-escavadeira, ter o cuidado de limpar com pás e picaretas, visando a melhor exposição possível das rochas; (b) O material desmontado deve estar em local que não propicie o soterramento da trincheira; (c) A trincheira deve ser retilínea. Conforme citado anteriormente, os poços, são alternativas de maior profundidade quando as trincheiras não são viáveis ou não fornecem as informações necessárias a pesquisa. A figura a seguir ilustra um mapa de localização dos Poços de Pesquisa e de delimitação de laterita. Não foram traçadas todas as picadas para não carregar o mapa de informações e para facilitar o entendimento do texto. Os poços podem ser abertos manualmente com auxílio de pás e picaretas e desde que a rocha tenha estrutura boa não necessitam de escoramento. Figura 21 - Exemplo de abertura de um poço. Fonte: Noções de Prospecção e Pesquisa Mineral para Técnicos de Geologia e Mineração. – Mário Cavalcanti Neto e Alexandre Magno da Rocha 30 Após a abertura de um poço, se escolhe a melhor parede para ser mapeada. Assim obtemos dados sobre as rochas na sua subsuperfície. 9 SONDAGEM Já a Sondagem Geológica tem por objetivo abordar as rochas em profundidades que não possam ser atingidas por trincheiras ou poços de pesquisa, podendo ser sistemática ou assistemática (eventual), dependendo dos objetivos do estudo de Pesquisa Mineral. Por ser uma etapa de alto custo a sondagem é pouco usada na fase de prospecção. Geralmente nesta etapa, são furos isolados (assistemática) e com equipamentos mais simples, podendo inclusive ser precedida por furo de trado, quando as rochas são mais friáveis. Na fase da exploração a sondagem é feita de forma que a amostragem dos furos tem um caráter notavelmente regular Figura 22 - Exemplo de malha de sondagem regular. Fonte: Rem: Rev. Esc. Minas vol.61 no.3 Ouro Preto July/Sept. 2008 31 10 GEOFÍSICA Todos os métodos citados até o presente momento neste trabalho de uma certa forma são dependentes dos olhos do Geólogo prospector, o que não deixa de ser essencial perante a existência de tecnologias para a pesquisa mineral. Muito avanços tecnológicos foram obtidos na área da Geofísica e Geoquímica. A geofísica é aárea de estudo que utiliza da diferença de propriedades físicas dos minerais e consequentemente das rochas. Essas propriedades são citadas abaixo: • Elasticidade. • Resistência elétrica. • Condutividade térmica. • Susceptibilidade magnética. • Radioatividade. • Densidade. “A geofísica se divide em aerogeofísica que compreende a magnetometria, radiometria e gravimetria e a geofísica terrestre que engloba o método VLF, o resistivimétrico, polarização induzida e método GPR como exemplos. Levando em consideração que a fase de prospecção visa abranger uma grande área, normalmente opta-se primeiro pela aerogeofísica, e só então são utilizados métodos terrestres, caso seja necessário, já que esta é muito dispendiosa de tempo e recursos financeiros. “ (Alexandre Magno Rocha) Os levantamentos Aerogeofísicos caracterizam-se porobter resultados significativos em curto espaço de tempo, além de poder se utilizar mais de um método geofísico em uma única passagem da aeronave. A Aerogeofísica utiliza equipamentos sofisticados, modificado e acoplado as aeronaves. Os sensores e/ ou transmissores são instalados na aeronave e possuem compensações que eliminam os efeitos do vôo. As sondagens por avião ou helicóptero cobrem grandes áreas e viabilizam locais inacessíveis à geofísica terrestre, ou quando estas áreas devem ser estudadas 32 rapidamente. O relativo baixo custo destas sondagens são atrativos para projetos de Exploração Mineral e Geotécnicos. Sabemos que o maior investimento em geofísica aérea no Brasil se deu nas décadas de 40-50, por objetivos militares, durante a ditadura, e proporcionou um maior investimento no setor mineral. Os Métodos Radiométricos medem anomalias radioativas, podendo utilizar para tal aparelho denominado de cintilômetro (cintilometria) para contagem gama total visando detectar a presença dos elementos radioativos K40, U e Th. Por meio de espectômetros de vários canais (espectrometria gama), pode se determinar a radioatividade de cada um desses elementos individualmente. Com a radiometria podemos selecionar alvos para depósitos minerais radioativos (Urânio, Tório etc) e seus associados geoquímicos em certos ambientes geológicos como a tantalita, columbita, cassiterita, wolframita, terras raras, minerais de minério de pegmatitos e granitos (especialmente os mais félsicos). Tem sido utilizada também para identificação de estruturas e mineralizações fortemente controladas por falhas e zonas de cisalhamento. A Gravimetria mede as variações do campo gravitacional terrestre provocada por diferentes densidades das rochas tendo as mais densas, maior influência no campo gravitacional. Dependendo da escala de levantamento aerogeofísico a Gravimetria pode ser aplicada para a Detecção de déficit de massa: carvão, depósito de sal, etc., Estudo de “placers”, para dar uma idéia do tamanho de depósitos, da topografia do embasamento e estudos morfológicos e estruturais do substrato – bedrock, estudo de aqüíferos subterrâneos, como auxiliar no Mapeamento geológico regional e no estudo do arcabouço estrutural de bacias sedimentares. A anomalia Bouger é computada de uma anomalia ao ar livre (free-air) removendo dela, por métodos computacionais, a atração do terreno (a Redução de Bouguer) uma correção do efeito da variação da distância do ponto de observação em relação ao centro da terra, o efeito gravitacional das rochas presentes entre o ponto de observação e o nível de referência. A maioria dos levantamentos gravimétricos é apresentada com as correções de Bouger (Mapa de Anomalia Bouger). 33 Uma anomalia Gravimétrica indica que as rochas na região anômala têm densidade diferente daquela que é objeto de comparação. A anomalia Bouger é a mais utilizada para corrigir as distorções, em detrimento de outros métodos de correção. São cálculos realizados visando reduzir os efeitos gravitacionais das rochas presentes, variação de distância. Quando o efeito do terreno é removido precisamente se denomina “Redução Bouguer refinada ou completa”. No caso de um terreno com forma aproximada a uma placa plana de espessura H, a altura do local de medição da gravidade acima do nível médio do mar, nós falamos de uma “Redução Bouguer simples”. A diferença entre os dois, o efeito diferencial gravitacional dos desníveis do terreno, é chamado efeito do terreno. Ele é sempre negativo. A equação para uma Redução Bouguer simples é “δG_f = 2Hρπγ”, onde H é a espessura da placa “y” é a constante de gravitação e “ρ” é a densidade do material. A FTG (Gravimetria Tensorial Total) ou 3D Air-FTG TM mede diretamente os dados do campo da gravidade em todas as direções e proporciona ou realça a distribuição da gravidade. Tem sido utilizada em Mapeamento Geológico, Localização de corpos superficiais e Kimberlitos e Depósitos de área e Cascalhos / Aqüíferos. Segundo Alexandre Rocha, a Magnetometria aérea fornece dados sobre as variações no campo magnético terrestre, causadas pelas propriedades da composição das rochas. A sua utilização na detecção de objetos metálicos enterrados (minas explosivas de guerra, dutos, tangues, etc), inspirou os militares a sua utilização na década de 40. Em Pesquisa Mineral tal atividade é utilizada na detecção de Ferro e outros minerais magnéticos, na localização e caracterização de kimberlitos, asbestos e placers, na identificação de estruturas geológicas que envolvem contraste de magnetização (falhas, fraturas, dobras, diques, soleiras de diabásio, etc), no mapeamento da profundidade de embasamento entre outros. Na fase de exploração a geofísica terrestre torna-se imprescindível, para que se conheça as características físicas das rochas do depósito, sendo assim, os métodos elétricos, eletromagnéticos e sísmicos serão abordados nesta parte do nosso trabalho. O método da resistividade elétrica baseia-se no fato de, em geral, terrenos diferentes apresentam resistividades elétricas também diferentes. O desenvolvimento deste método processa-se a partir do estudo do campo elétrico de potenciais, criado 34 artificialmente pela injeção no terreno duma corrente elétrica, e relacionando-o depois com as características geológicas do local. Esse estudo tem por finalidade a determinação da resistividade dos terrenos interessados, num ponto ou em vários pontos da superfície do mesmo, e o conhecimento da sua repartição segundo a profundidade. As rochas e minerais apresentam resistividades elétricas que variam entre largos limites o que é uma indicação do grande poder de resolução dos métodos baseados na resistividade elétrica. Figura 23 - Exemplos de mapas de anomalias registradas por análises geofísicas. Fonte: Rev. Bras. Geof. vol.27 no.4 São Paulo Oct./Dec. 2009 35 11 SENSORIAMENTO REMOTO 11.1 Definição Existem várias definições para o que é de fato o sensoriamento remoto. Alguns deles são: “Utilização de sensores para a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles.” Evlyn M. L. de Moraes Novo (2010). “Forma de se obter informações de um objeto ou alvo, sem que haja contato físico com o mesmo.” Roberto Rosa (2006). “Processo de medição de propriedades de objetos da superfície terrestre usando dados adquiridos de aeronaves e satélites.” Robert A. Schowengerdt (1997). 11.2 História O sensoriamento remoto tem início a partir da invenção da câmara fotográfica (primeiro instrumento utilizado e que, até os dias atuais, são ainda utilizadas para tomada de fotos aéreas). A partir dessa máquina o sensoriamento remoto teve grande evolução, principalmente para fins militaresnos períodos de guerra. No século passado, uma leve câmara fotográfica foi criada com disparador automático e ajustável. Essas câmaras, carregadas com pequenos rolos de filmes, eram fixadas ao peito de pombos-correio, que eram levados para locais estrategicamente escolhidos de modo que, ao se dirigirem para o local de suas origens, sobrevoavam posições inimigas. Durante o percurso, as câmaras, previamente ajustadas, tomavam fotos da área ocupada pelo inimigo. Vários pombos eram abatidos a tiros pelo inimigo, mas boa parte deles conseguia chegar ao destino. As fotos obtidas consistiam em valioso material informativo, para o reconhecimento da posição e infra-estrutura de forças militares inimigas. No processo evolutivo das aplicações militares, os pombos foram substituídos por balões não tripulados que, presos por cabos, eram suspensos até a uma altura suficiente para tomadas de fotos das posições inimigas por meio de várias câmaras 36 convenientemente fixadas ao balão. Após a tomada das fotos o balão era puxado de volta e as fotos reveladas eram utilizadas nas tarefas de reconhecimento. Posteriormente, aviões foram utilizados como veículos para o transporte das câmaras. Na década de 60 surgiram os aviões norte americanos de espionagem denominados U2. Estes aviões, ainda hoje utilizados em versões mais modernas, voam a uma altitude acima de 20.000m o que dificulta o seu abate por forças inimigas. Conduzido por apenas um piloto eles são totalmente recheados por sensores, câmaras e uma grande variedade de equipamentos. Estes aviões têm sido utilizados também para uso civil. Em 1995, um deles foi utilizado pelos Estados Unidos para monitoramento de queimadas e mapeamentos diversos, nas regiões Norte e Centro- Oeste do Brasil. A grande revolução do sensoriamento remoto aconteceu no início da década de 70, com o lançamento dos satélites de recursos naturais terrestres. Os satélites, embora demandem grandes investimentos e muita energia nos seus lançamentos, orbitam em torno da Terra por vários anos. Durante sua operação em órbita o consumo de energia é mínimo, pois são mantidos a grandes altitudes onde não existe resistência do ar e a pequena força gravitacional terrestre é equilibrada pela força centrífuga do movimento orbital do satélite. Estes aparatos espaciais executam um processo contínuo de tomadas de imagens da superfície terrestre coletadas 24 h/dia, durante toda a vida útil dos satélites. Existem várias séries de satélites de SR em operação, entre eles podemos citar: LANDSAT’s, SPOT, CBERS, IKONOS, QUICKBIRD e NOAA. Os satélites das cinco primeiras séries são destinados ao monitoramento e levantamento dos recursos naturais terrestres, enquanto que os satélites NOAA fazem parte dos satélites meteorológicos, destinados principalmente aos estudos climáticos e atmosféricos. Desenvolvida pela NASA a série de satélites LANDSAT iniciou sua operação em 1972. Os primeiros satélites foram equipados com sensores Multispectral Scanner System (MSS), já tinham a capacidade de coletar imagens separadas em bandas espectrais em formato digital, cobrindo a cada imagem uma área de 185km X 185km, com repetição a cada 18 dias. A série passou por inúmeras inovações, especialmente os sistemas sensores que atualmente obtêm imagens em 7 bandas espectrais. O 37 LANDSAT 7, é equipado com os sensores ETM (Enhanced Tematic Mapper) e PAN (Pancromático). O termo Pancromático significa uma banda mais larga que incorpora as faixas espectrais mais estreitas, por esta razão a quantidade de energia da banda Pancromática chega ao satélite com maior intensidade e isto possibilita ao sensor uma definição melhor. O Pancromático do LANDSAT chega a uma resolução espacial de 15 m. Os satélites desta série deslocam a uma altitude de 705 km, em órbita geocêntrica circular, quase polar e heliossíncrona, isto é, cruzam um mesmo paralelo terrestre sempre no mesmo horário. No período diurno o Landsat cruza o equador às 9:50 h. Ao longo da história do Sensoriamento Remoto até o ano de 2004, a série LANDSAT foi a que mais produziu e forneceu imagens para todos tipos de estudos e aplicações. Figura 24 - Satélite da série LANDSAT 7. Fonte: http://landsat.gsfc.nasa.gov/?page_id=2281 11.3 Princípio A radiação solar ou de uma fonte artificial incidente na superfície terrestre interage de modo diferente com cada tipo de alvo. Esta diferença é determinada principalmente pelas diferentes composições físico-químicas dos objetos ou feições terrestres. Estes fatores fazem com que cada alvo terrestre tenha sua própria assinatura espectral. Em outras palavras, cada alvo absorve ou reflete de modo diferente cada uma das faixas do espectro da luz incidente. Os sistemas sensores instalados nos satélites são sensíveis a estas diferenças, que as registram em forma de imagens. 38 Figura 25 - Princípio de obtenção de imagens. Fonter:http://2.bp.blogspot.com/-TvQ3R6c5RBI/Udyf- mFsIzI/AAAAAAAAdow/uR_FNp0ER4E/s1600/Intera%25C3%25A7%25C3%25A3o+sat%25C3%25A 9lite.jpg Os satélites não geo-estacionários, acompanham a Terra no movimento de translação, mas não no movimento de rotação. A Terra desliza sob o satélite no movimento de rotação. O movimento do satélite de polo a polo, combinado com o movimento de rotação terrestre em torno de seu eixo, faz com que os satélites de sensoriamento remoto cubram praticamente todas as regiões do Globo. Enquanto o satélite realiza uma volta completa em torno da Terra (aproximadamente 100 a 103 minutos para os satélites LANDSAT e NOAA), a Terra gira, sob o satélite, um arco ao longo do equador, de aproximadamente 3000 km. Portanto, órbitas sucessivas destes satélites, têm uma distância de aproximadamente 3000 km, uma da outra. As faixas imageadas pelos satélites têm largura inferior a estes 3000 km, (no caso do LANDSAT a faixa imageada é de 185 km), por isto, entre passagens sucessivas do satélite, uma grande faixa fica sem imageamento. As passagens em dias sucessivos não são coincidentes, assim, o satélite passa a imagear outras faixas, e só voltam a revisitar uma mesma área após certo período de tempo. O LANDSAT demora 16 dias para voltar a uma mesma faixa, o SPOT demora 26 dias, o NOAA cobre uma mesma faixa quase todos os dias, devido a sua larga faixa de imageamento. Com períodos orbitais de aproximadamente 100 a 103 minutos, no caso do LANDSAT, do SPOT e do NOAA, 39 os satélites realizam 14 voltas inteiras mais uma fração de volta, em torno da Terra, em um período de 24 horas. Isto significa que na órbita de número 15, o satélite passa um pouco depois da primeira órbita do dia anterior. Esta defasagem das órbitas faz com que o satélite capte imagem de todo o globo terrestre. As imagens e informações obtidas pelos satélites são posteriormente transferidas para estações de recepção, que são constituídas, basicamente, de um bom computador, com software específico, uma antena parabólica direcionável, cabos de conexão da antena ao computador e mesa de controle e operação. O sistema da estação dispõe, de forma antecipada, das informações de horário e posição de órbita. Com base nestas informações a estação posiciona previamente a parabólica para o ponto no horizonte onde o satélite surgirá. Feita a comunicação o sistema ajusta o sincronismo do movimento e rastreia o satélite de horizonte a horizonte. Este percurso é realizado em períodos de aproximadamente 10 a 15 minutos, para os satélites com tempo de órbita em torno de 100 minutos. A melhor recepção dos sinais tem início a partir de uma elevação de 5o acima do horizonte. Durante o rastreamento a estaçãocapta, em tempo real, as imagens transmitidas pelo satélite e as armazena no computador. As imagens são grandes arquivos digitais, por isto os dispositivos de armazenamento devem ter grandes capacidades. Os satélites quase sempre têm, a bordo, dispositivos de armazenamento temporário de imagens, que são posteriormente transmitidas para estações de recepção específicas. Este recurso possibilita obter imagens de qualquer local do Globo e capturá-las minutos mais tarde em estações de interesse, mesmo que distante das áreas imageadas. A estação não rastreia apenas satélites que passam sobre a antena. O rastreio também é realizado lateralmente. O alcance da antena, para visualização do satélite, depende da topografia de onde a estação esteja instalada. Para regiões altas e planas, as estações chegam a alcançar os satélites horizontalmente, em um circulo de aproximadamente 3.500 km a partir da estação. Obviamente, rastreios laterais têm tempo de duração menor, consequentemente menores áreas de imageamento são cobertas nestas passagens dos satélites. No Brasil o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), são distribuidores das imagens LANDSAT, SPOT e CBERS. O INPE possui uma estação de recepção destas imagens em Cuiabá-MT. As instituições proprietárias dos satélites LANDSAT 40 e SPOT cobram para disponibilizar as imagens nas estações, por isto o custo das mesmas é relativamente alto. Figura 26 – Estações de recepção ao redor do mundo. Fonte: http://www.conab.gov.br/conabweb/download/SIGABRASIL/manuais/conceitos_sm.pdf As imagens serão tratadas nas estações de recepção que também aplicarão correções importantes para evitar degradações radiométricas devidas a desajustes na calibração dos detetores, erros esporádicos na transmissão dos dados, influências atmosféricas, e distorções geométricas. A partir disso, elas serão classificadas e disponibilizadas. Figura 27 - sequência de obtenção das imagens. Fonte: http://www.conab.gov.br/conabweb/download/SIGABRASIL/manuais/conceitos_sm.pdf 41 11.4 Aplicações O sensoriamento remoto possui uma extensa faixa de aplicações para as mais variadas áreas. Ele é usado no desenvolvimento de mapas, obtenção de informações sobre áreas minerais, bacias de drenagem, estimativas sobre desmatamento de áreas florestais e agricultura. Em áreas urbanas, ele pode ser usado no planejamento e em previsões necessárias para as políticas públicas. Nos mares e oceanos, ele permite estudos sobre correntes oceânicas e movimentação de cardumes, aumentando assim a produtividade na pesca. Cada banda espectral do LANDSAT 7 pode ser responsável por uma respectiva aplicação, e elas são apresentadas a seguir: Tabela 1 - Bandas Espectrais e suas Aplicações. Fonte: http://www.conab.gov.br/conabweb/download/SIGABRASIL/manuais/conceitos_sm.pdf 42 12 GEOQUÍMICA 12.1 Correlação com demais técnicas e Objetivos A Geoquímica é uma das ciências que constituem o escopo da Geologia e tem em seu corpo as técnicas de Prospecção e Exploração Geoquímicas. A Geoquímica, em geral, estuda a distribuição dos elementos e seus isótopos nos diversos ambientes terrestres, sejam eles orgânicos ou inorgânicos. Ao longo das últimas décadas o uso da Geoquímica como ciência em geral tem tido um grande crescimento. Apesar da grande gama de áreas de seu uso podemos discriminar alguns de seus objetivos gerais, os quais são determinar: A origem dos elementos químicos que estão presentes nas rochas, sedimentos, solos, água e vegetação; A idade do ambiente genético; Os processos responsáveis pela distribuição dos elementos, bem como sua quantificação A Figura 10 a seguir é um exemplo esquemático simplificado da relação da Prospecção e Exploração Geoquímica com outras áreas da ciência. Através da aplicação dos princípios básicos da Geoquímica, a Prospecção e Exploração Geoquímica tem como objetivo intrínseco a descoberta de anomalias, as quais podem ser utilizadas para definir ocorrências minerais. Essas, por sua vez, podem levar à descoberta de jazidas minerais, o que é o objetivo geral de um Geólogo ou Engenheiro de Minas em uma campanha de Pesquisa Mineral. 43 Figura 28 - Relação da Geoquímica, Prospecção e Exploração com as demais áreas da ciência. Fonte: Adaptado da Figura 2.1 de Prospecção Geoquímica – Depósitos Metálicos, Não-Metálicos, Óleo e Gás, CPRM, 2007. 12.2 Premissas e Aplicações A Pesquisa Mineral, abrangendo Prospecção e Exploração Geoquímica, relaciona entre si aspectos da geologia, física, química, matemática, botânica, zoologia, economia, aerofotogrametria, meteorologia, geocronologia, pedologia, do meio ambiente entre outros. Tal constatação nos remete à observação de que o geoquímico prospector deve ter em mente essas interligações para que seu trabalho seja facilitado. Ao levar em conta a constante correlação entre essas áreas o prospector pode definir melhor seu método de coleta e análise dos dados. Ao se definir como viável a utilização dos princípios geoquímicos como auxiliadores na descoberta de um possível depósito mineral é importante garantir que o prospector tenha bom conhecimento dos processos geológicos que atuaram na região foco dos estudos. Conduzir os demais estudos à partir deste pressuposto facilitará o entendimento da distribuição espacial dos elementos químicos nas rochas, bem como das transformações pelas quais o ambiente passou durante um período de tempo geológico pertinente (milhões ou bilhões de anos). FÍSICA E QUÍMICA COSMOQUÍMICAGEOLOGIA PROSPECÇÃO GEOQUÍMICA EXPLORAÇÃO GEOQUÍMICA GEOQUÍMICA DA LITOSFERA GEOQUÍMICA DA HIDROSFERA GEOQUÍMICA DA ATMOSFERA GEOQUÍMICA DA BIOSFERA GEOFÍSICA SENSORIAMENTO REMOTO GEOQUÍMICA 44 Além da aplicação como método de localização de jazidas minerais a prospecção geoquímica vem sendo cada vez mais utilizada como instrumento de estudos ambientais e ligados à saúde. Essa constatação permite que seja percebida a importância dos métodos de prospecção geoquímica em questões socioeconômicas e ambientais, áreas que afetam diretamente os seres humanos como um todo. 12.3 Potencializando os Resultados Como mencionado anteriormente, a geoquímica em geral e consequentemente as fases da pesquisa mineral que utilizam seus princípios básicos, tem forte interligação com diversas áreas do conhecimento. Desta forma a utilização de dados e resultados gerados à partir de análises feitas por meio destas demais áreas elevam a confiabilidade, a precisão e o custo-benefício no uso dos métodos geoquímicos. Como exemplo de potencialização pode-se citar: O sensoriamento remoto, que é uma importante ferramenta auxilia no tocante à identificação de estruturas geológicas que podem ser alvos de estudos geoquímicos. Os métodos geofísicos que se prestam a identificação de corpos mineralizados sem expressão superficial e que foram revelados pela prospecção geoquímica, na forma de anomalias superficiais associadas e desenvolvidas ao longo da área foco do estudo. Os levantamentos aerofotográficos completam os trabalhos destinados a obter imagens da superfície e dados que permitem estudar as variações em propriedades magnéticas, gravimétricas e radiométricas, que potencializam a prospecção geoquímica. Após o levantamento e análise prévia dos dados, destacam-se também técnicas ligadas à cartografia geológica, estatística e informática no tratamento destes dados. Assim é possível um maior refinamento dos dados o que aumenta a chance de corresponderem com a realidade. 12.4 Vantagens da Utilizaçãode Métodos Geoquímicos As técnicas geoquímicas apresentam inúmeras vantagens quando aplicadas, dentre as quais é possível se destacar: 45 Permite identificar anomalias associadas a ocorrências e possíveis jazidas com teores mais baixos e/ou sem expressão superficial; Permitem identificar anomalias, deslocadas ou não, associadas à falhamentos que cortem a jazida em profundidade ou sobre cobertura sedimentar; Orienta na seleção de métodos geofísicos, os quais são muitas vezes utilizados para confirmar anomalias identificadas à partir de trabalhos geoquímicos; Constitui uma excelente ferramenta com precisão consideravelmente alta e custo baixo (principalmente em sua fase prospectiva); Os mapas constantes de seus resultados analíticos são ferramenta importante no refinamento de mapas geológicos de superfície, delimitando de uma melhor forma os limites litológicos através da associação de elementos químicos próprios de cada rocha. 12.5 Background As rochas constituintes dos diversos invólucros componentes da Terra apresentam uma elevada heterogeneidade. Contudo, pode-se falar em composição média do planeta, da crosta e até mesmo de cada rocha. Mesmo um mineral, pode apresentar uma pequena variação em sua composição química. Neste ponto pode-se falar no conceito de background. Os elementos aparecem em proporções diferentes em cada rocha, as quais apresentam ainda uma variação em sua composição química de ponto para ponto em seus domínios, sendo observado um valor máximo e um valor mínimo. Essa variação, portanto, ocorre dentro de uma faixa de valores, a qual caracteriza cada tipo de rocha. Essa faixa de valores, constituída por um conjunto de valores normais é denominada background da rocha. 46 O conceito de background é de grande importância em estudos geoquímicos. O background, de acordo com sua definição, nunca será um valor único e sim uma curva de valores com distribuição normal (ou lognormal). Eventuais inflexões nesta curva indicam a presença de mais de um conjunto de valores normais e, portanto, mais de uma população. A importância do background se dá pelo fato de que é possível que anomalias sejam identificadas quando os valores das concentrações de elementos analisados estiverem em discordância com os valores esperados (background). A anomalia é positiva para valores de concentrações acima do background e negativa para valores de concentrações abaixo dessa faixa de valores. 12.6 Classificação Geoquímica dos Elementos A análise das rochas terrestres ao longo dos anos permite observar que alguns elementos são comumente encontrados em depósitos minerais, sendo outros essencialmente formadores de rochas. Os frequentes em depósitos são chamados Metalogênicos, já os formadores de rochas são denominados Petrogênicos. A Tabela 1 a seguir é uma exemplificação da classificação geoquímica dos elementos com base em V.M Goldshmidit. Inegavelmente a parte de interesse direto do geoquímico é a litosfera. Assim, a Tabela 2 classifica os elementos de tal área terrestre. Em uma breve análise de tal tabela percebe-se a grande afinidade dos elementos químicos da litosfera com o oxigênio, formando o grupo dos oxidófilos. Os elementos que formam a base do material na crosta são denominados litófilos. Uma quantidade menor de oxidófilos tendem a se associar com o ferro nas formações naturais e são denominados siderófilos. Além disso são discriminados os elementos nobres e os hidrófilos. Os elementos dispersos da Tabela 2 usualmente não formam minerais próprios e ocorrem na estrutura de outros minerais isomorficamente, sendo seus minerais próprios raros. 47 Tabela 2 - Classificação geoquímica dos elementos. Fonte: Prospecção Geoquímica – Depósitos Metálicos, Não-Metálicos, Óleo e Gás, CPRM, 2007 Tabela 3 - Classificação geoquímica dos elementos da crosta. Fonte: Prospecção Geoquímica – Depósitos Metálicos, Não-Metálicos, Óleo e Gás, CPRM, 2007 12.7 Dispersão e Concentração A distribuição dos elementos químicos na crosta terrestre caracteriza-se por variações relativas quanto a sua abundância. Cada elemento tem um valor de porcentagem média de sua concentração na litosfera, o qual é denominado Clarke de concentração. Ao analisarmos dados da concentração de um elemento em uma área 48 qualquer podem ocorrer desvios em relação a essa média. Um desvio rumo a valores mais baixos que o Clarke implicam em uma dispersão do elemento, ao passo que um desvio rumo à valores maiores que o Clarke implicam em uma concentração do elemento. Tal informação é bastante importante para o geoquímico, que poderá focar esforços em áreas de concentração, como se espera. 12.8 Elementos Farejadores/Indicadores e Mobilidade Para que uma campanha de prospecção/exploração geoquímica seja bem sucedida alguns fatores primordiais devem ser levados em conta: Os elementos a serem analisados devem estar necessariamente relacionados/associados com o tipo de minério procurado, assim devem estar presentes no material amostrado; A escolha dos métodos analíticos deve levar em conta sua confiabilidade, rapidez e custo; Os resultados obtidos devem produzir uma relação geoquímica entre os elementos. Assim o elemento químico escolhido deve estar em uma forma estável na área amostrada; O teor do elemento foco da análise deve crescer ao aproximar-se espacialmente de as fonte, a qual é o provável corpo de minério. A estabilidade que permite o elemento ser encontrado a uma distância “qualquer” do local que lhe deu origem se chama mobilidade geoquímica. Como exemplo, ao se procurar uma jazida de cobre, obviamente, a determinação da presença de cobre em amostras é um caminho a se seguir. Porém, pode ser mais barato e rápido determinar a presença de arsênio, boro, cobalto, níquel ou zinco; de acordo com o tipo de minério esperado. A escolha do elemento depende, também, de sua mobilidade na área de trabalho. Tal maneira de se conduzir os trabalhos de forma indireta é possibilitada pelo uso de elementos 49 indicadores/farejadores (pathfinders), que indicam a presença de determinados tipos de minérios procurados. Tabela 4 - Exemplos de elementos farejadores usados para indicar mineralizações. Fonte: Adaptado de: Prospecção Geoquímica – Depósitos Metálicos, Não-Metálicos, Óleo e Gás, CPRM, 2007 Elementos farejadores Tipos de depósitos As Au, Ag; do tipo veio As Au-Ag-Cu-Co-Zn, sulfetos complexos B W-Be-Zn-Mo-Cu-Pb; Skarns B Sn-W-Be; veios ou greisens Hg Pb-Zn-Ag, dep. complexos de sulfetos Mo W-Sn; dep. metamorfismo de contato Mn Ba-Ag; veios, cobre pórfiro Se, V, Mo U; tipo arenito Cu, Bi, As, Co, Mo, Ni U; tipo veio Mo, Te, Au cobre pórfiro Pd, Cr, Cu, Ni, Co platina em rochas ultramáficas Zn Ag-Pb-Zn; dep. sulfetos em geral Zn, Cu Cu-Pb-Zn; dep. sulfetos em geral Rn U, todos os tipos de ocorrência SO4 depósitos de sulfetos de todo tipo 50 Em alguns casos o elemento farejador pode estar associado à ganga do minério e em outros casos o indicador pode estar substituindo outro elemento no mineral-minério. Geralmente o uso do elemento farejador é empregado mediante a sua maior mobilidade geoquímica em comparação com o elemento procurado, sem contudo deixar de atender os fatores explanados anteriormente neste texto. 12.9 Assinatura Geoquímica Vários métodos são aplicáveis na busca de minérios sendo seu grau de aplicabilidade e utilidade diferente para cada tipo de depósito, bem como para cada estágio da sequência dos trabalhos de pesquisa. Uma maio efetividade
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