Geofísica aplicada ao mapeamento geológico

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TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
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 GEOFISÍCA APLICADA AO 
 MAPEAMENTO GEOLÓGICO 
 
 
 INTERPRETAÇÃO QUALITATIVA DE MAPAS 
 
 MAGNETOMETRIA E GAMAESPECTROMETRIA 
 
 
 
 Antonino Juarez Borges 
 Geofísico da CPRM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EDIÇÃO P R E L I M I N A R 
 
 Restrito ao uso interno da C P R M. 
 O autor solicita e agradece as críticas dos leitores 
 
 
 Belo Horizonte, 08 de dezembro de 2007 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 2
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
Este texto foi elaborado para ser usado pelos geólogos recém contratados pela 
CPRM, com o objetivo de servir de guia para o treinamento em interpretação 
qualitativa de mapas aerogeofísicos de magnetometria e gamaespectrometria. 
 
Como pré-requisito para este treinamento, é também abordado, a título de 
revisão, os princípios gerais e básicos de cada método, os quais são necessários 
para o entendimento e utilização de mapas aerogeofísicos em trabalhos de 
mapeamento geológico, prospecção ou outros fins. Com isso, espera-se 
proporcionar aos geólogos conceitos e práticas fundamentais para uma aplicação 
mais intensa e produtiva dos mapas geofísicos. 
 
Deve ficar registrado que os conceitos técnicos aqui emitidos e aqueles 
apresentados verbalmente durante o treinamento, foram propositalmente 
simplificados em benefício de um melhor entendimento e aprendizado por parte 
dos treinandos. 
 
 
 
OBJETIVOS E TÓPICOS A SEREM ABORDADOS NO TREINAMENTO 
 
 
 Revisar os princípios teóricos de magnetometria e gamaespectrometria. 
 
 
 Tipos de mapas magnetométricos que podem ser obtidos a partir do 
tratamento matemático dos dados de campo, bem como, a utilidade de cada 
um deles, mostrando exemplos de situações geológicas onde a utilização 
destes mapas é de fundamental importância. 
 
 Discutir a utilidade dos mapas de distribuição de Potássio, Urânio e Tório e 
Mapas Ternários destes elementos, bem como, fazer a comparação destes 
mapas com os mapas magnetométricos. 
 
 Metodologia de campo usada para aquisição de dados, processamento e 
confecção de mapas. 
 
 Mostrar e discutir a sistemática de trabalho consagrada para a utilização de 
mapas geofísicos em trabalhos de geologia, com ênfase para mapeamento 
geológico. 
 
 Exemplos de caracterização de jazidas minerais tendo como base a integração 
de dados geofísicos. 
 
 Exemplos de corpos, estruturas e unidades geológicas que produzem 
anomalias notáveis. 
 
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MAGNETOMETRIA 
 
A - CONCEITOS BÁSICOS 
 
1.1 - Introdução 
 
A Magnetometria é o método geofísico que estuda as variações da Intensidade 
do Campo Magnético Terrestre, provocadas por corpos ou estruturas geológicas, 
tanto rasas quanto profundas, situadas na crosta terrestre. Estas variações do 
campo são chamadas de Anomalias Magnéticas, as quais ocorrem devido à 
presença de minerais magnéticos nas rochas, tais como: magnetita, pirrotita e 
ilmenita. Cada anomalia possui uma forma e intensidade que caracteriza o corpo 
que a causou, indicando a forma geométrica, profundidade, mergulho e até 
mesmo os tipos de rochas mais prováveis daquele corpo. 
 
Assim se caminharmos por um terreno segurando pela mão um imã 
dependurado em uma mola graduada, se houver um corpo de rocha magnética 
em subsuperfície, o imã será atraído por este corpo, e a intensidade ou força 
dessa atração será registrada pela mola graduada. O corpo que causou essa 
atração é chamado de Corpo Magnético e a atração causada pelo mesmo, uma 
Anomalia Magnética. 
 
Este tipo de arranjo foi evoluindo ao longo dos anos dando origem aos modernos 
equipamentos de medição, chamados de Magnetômetros. 
 
 
 
Figura 1 – Ilustração de um magnetômetro rudimentar. 
 
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1.2 - Intensidade Magnética 
 
A par desse comentário, é imprescindível lembrar que os estudos dos fenômenos 
que regem a Magnetometria estão embasados na Lei de Coulomb para o 
magnetismo, que aqui pode ser enunciada de forma simplificada como: “Dois 
corpos magnéticos se atraem na razão direta de suas Massas Magnéticas e na 
razão inversa da distância entre eles”. 
 
 
 
A distância r é elevada a uma potência, cujo valor depende da forma geométrica 
dos corpos e também de como são magnetizados (dipolos, linha de dipolos, um 
pólo no infinito, etc.). A forma de magnetização, não será aqui abordada, por ser 
objeto de estudos mais complexos de interpretação quantitativa, o que não é 
objeto desta apostila. As massas magnéticas m1 e m2, representam a quantidade 
de magnetização dos corpos, que por sua vez depende da quantidade de 
magnetita, forma e tamanho do corpo. 
 
 
Assim sendo, para efeito de entendimento do método, é aqui apresentado 
apenas o caso da atração entre dois corpos esféricos, cada qual se comportando 
como um pólo magnético. Neste caso, a intensidade é inversamente proporcional 
à distância elevada ao quadrado. Como exemplo da aplicabilidade desta equação, 
é mostrado na Figura 2 um corpo de rocha se comportando como um pólo 
magnético. O segundo corpo da equação acima seria, no caso, o próprio sensor 
do magnetômetro. 
 
 
T = k 
m1 m2 
 rn 
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1.3 - Susceptibilidade Magnética das Rochas 
 
A Susceptibilidade Magnética das Rochas é uma propriedade física que mede a 
capacidade de magnetização de uma rocha quando colocada na presença de um 
campo magnético externo, no caso, o Campo Geomagnético. 
 
As rochas magnéticas são constituídas de minerais ferromagnéticos, como a 
magnetita, pirrotita e ilmenita. Estes minerais são os óxidos de ferro que 
pertencem ao sistema FeO - Fe2O3 – TiO2, destacando-se a magnetita com 
susceptibilidade da ordem de 10¹, e os sulfetos, da série troilita – pirrotita, 
representados por FeS1+x ou Fe1-yS. Os minerais paramagnéticos, como, quartzo, 
hornblenda, augita, biotita, fluorita, turmalina, serpentina, galena, pirita, 
calcopirita, esfarelita, siderita, pirolusita e cassiterita, por terem susceptibilidade 
muito baixa, da ordem de 10-4, não serão aqui considerados. Também não serão 
considerados os minerais diamagnéticos com susceptibilidade da ordem de 10-6. 
 
Dentre os minerais magnéticos, a magnetita é, sem dúvida, a mais importante, 
levando-se em conta que está presente com altos teores em praticamente todas 
as rochas e sua susceptibilidade muito superior à dos demais minerais 
magnéticos, cerca de cinco vezes maior. 
 
Assim, para efeito prático, considera-se como válida a aproximação de 
que, anomalias magnéticas são aquelas originadas por rochas que 
contém magnetita. 
 
 
Figura 3 – Cristais de magnetida e suas principais propriedades físicas. 
 Fontes:Wikpedia - Wikmedia Foundation Inc. - USA 
 
Existem muitas proposições de fórmulas empíricas para determinar as 
susceptibilidades das rochas em função de seus conteúdos em magnetita, Fe3O4. 
Como exemplo, tem-se as medições dos geofísicos Balsei e Buddigton (1958) 
sobre as rochas metamórficas dos montes Adirondack (USA), que contêm 
volumes (v) de magnetita de 0.01% a 80% que sugerem a fórmula: 
 
 k = 0,0026v1,33, enquanto Jharen (1963), encontrou k= 0,00116v1,39 
Embora o conhecimento da susceptibilidade de cada rocha seja de muita 
importância, deve-se ter sempre o cuidado de analisar um número de amostras 
tão grande quanto for preciso para se caracterizar uma unidade petrográfica ou 
litológica. Para que este tipo de estudo tenha consistência, deve-se ainda tomar 
amostras desde a superfície até as profundidades que se fizerem necessárias. 
Estes tipos de estudos geralmente não são feitosem trabalhos de prospecção, 
pois, os recursos gastos para se chegar até as amostras com poços, furos, etc., é 
mais bem aproveitado com análises petrográficas e químicas, dispensando-se 
assim, os custos de coletar amostras orientadas. 
MAGNETITA 
 
Fórmula:Fe3O4(FeO.Fe2O3) 
Cor: Preta acizentada 
Brilho: Metálico 
Cristal habitual: Octaédrico 
Duresa: 5,5 a 6,5 
Susc. Magnética:0,3 a 2,0
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Fi
gu
ra
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Para uma melhor ilustração das variações e correlações entre as 
Susceptibilidades Magnéticas (k), Densidades Magnéticas e Teores de Magnetita 
das rochas, é mostrada na Figura 3 as propriedades das rochas efusivas, 
intrusivas e ultrabásicas. As três tabelas desta figura foram elaboradas pelos 
Geofísicos N. D. Dortman e L. E. Sholpo, a partir de resultados de análises de 
110.000 amostras realizadas pelo Laboratório Magnético VSEGEI do Instituto 
Geológico da União Soviética - URSS. Este gande número de amostras reflete 
bem o fato de que só se obtem alguma conclusão representativa, quando se 
analisa um número de amostras suficiente grande. Recentemente, foi realizado 
também um estudo na Finlândia com um universo de cerca de 400.000 
amostras. 
 
1.4 - Componentes do Campo Magnético 
 
Uma anomalia é resultante da soma vetorial de três campos magnéticos, a 
saber: Campo Geomagnético, Campo Induzido e Campo Remanescente, sendo 
todos os três dependentes da Susceptibilidade Magnética das Rochas, que como 
já foi visto, refletem o teor de minerais magnéticos em cada rocha. Estes três 
campos serão objetos de uma abordagem mais detalhada nos próximos itens, 
sendo fundamental para o presente estudo, o perfeito entendimento do que 
representam e como atuam na formação de uma anomalia. 
 
 
1.4.1 - Campo Geomagnético 
 
O Campo Geomagnético é uma grandeza vetorial com direção, sentido e 
intensidade que se comporta de forma semelhante ao campo magnético gerado 
por uma barra de aço imantada (Figura 3). As linhas de força deste campo saem 
do pólo norte indo em direção ao pólo sul sendo o campo em cada ponto do 
espaço representado pelo vetor tangente à linha de força naquele ponto. A 
intensidade das forças de atração ou repulsam do campo é máxima à medida 
que se aproxima de um dos pólos e mínima na região equatorial. Como ocorre 
em qualquer ímã, intensidade no pólo norte em relação ao pólo sul é igual e de 
sinal contrário. 
 
A direção norte - sul do campo geomagnético não é coincidente com a direção 
norte – sul geográfica, resultando daí as denominações de Norte - Sul Magnético 
e de Norte – Sul Verdadeiro, que se tornaram termos usuais em geociências. O 
ângulo formado entre estas direções em um dado ponto é chamado de 
Declinação Magnética e a inclinação em relação ao plano horizontal, é chamada 
de Inclinação Magnética. 
 
A Declinação e a Indução Magnética variam continuamente ao longo do tempo, 
sendo importante e até imprescindível que na interpretação quantitativa de 
dados magnetométricos seja sempre levado em conta o valor destes ângulos no 
local e na época em que foi executado o levantamento. Porém, como a 
interpretação quantitativa de dados não é objeto testa apostila, este e outros 
assuntos de cunho mais teórico, são aqui descritos apenas para relembrar os 
conhecimentos dos geólogos, visando dar ao assunto um maior sentimento deste 
complexo do fenômeno científico. 
 
 
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 CAMPO GEOMAGNÉTICO 
 
 
 
 
Figura 4 - A Terra e um modelo simplificado do Campo Geomagnético. 
 
Além do modelo e das propriedades acima descritas, há de se considerar outros 
fenômenos de suma importância que influenciam o comportamento do Campo 
Geomagnético, quais sejam: as variações diurnas do campo, variações devidas à 
heterogeneidades na crosta e no interior da Terra e as tempestades magnéticas. 
 
 
Figura 6 –Isolinhas da Intensidade Total do Campo Geomagnético em 1000nT 
Variações do Campo Geomagnético devidas a heterogeneidades da Terra 
S 
N 
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Caso a Terra fosse constituída de rochas magneticamente homogêneas, ou seja 
envolvida por camadas de rochas tendo as mesmas susceptibilidades, 
prevaleceria o modelo da Figura 4 e um Mapa de Isolinhas da Intensidade 
Magnética seria desenhado por linhas paralelas, com valores decrescentes à 
medida que se aproxima do equador. Porém, a realidade é diferente, conforme 
mostra a Figura 5, onde o Campo Geomagnético aparece totalmente perturbado 
por heterogeneidades que vão da crosta ao núcleo. 
 
A Intensidade do Campo chega a cerca de 70.000 nT nas regiões polares. Já na 
região equatorial, ao invés de valores mínimos, o campo mede em torno de 
35.000nT e os valores mínimos chegam abaixo de 25.000nT, no Litoral 
Paranaense, próximo a Curitiba, o que é motivo de questionamentos diversos, 
não havendo explicações plausíveis para tal. 
 
 
1.4.2 - Magnetização Induzida 
 
A Magnetização Induzida TI é uma propriedade adquirida por todos os corpos 
magnéticos quando estão na presença de um campo magnético externo. É uma 
grandeza vetorial com a mesma direção e sentido oposto ao campo indutor, que 
no caso das rochas, é o Campo Geomagnético TG. 
 
Figura 7 – Perfil magnetométrico mostrando a soma vetorial do Campo Geomagnético 
com o Campo Induzido. Nesta figura foi ignorado o Campo Remanescente, 
descrito e seguir, a fim de simplificar o desenho. 
 
O fenômeno da Magnetização Induzida em geofísica é semelhante ao que ocorre 
quando se coloca uma agulha de costura nas proximidades de uma barra 
imantada. A agulha é imediatamente atraída pela barra, ficando uma de suas 
extremidades ligada à mesma. Esta agulha ficará então imantada por indução e, 
como tal, atrairá uma segunda agulha que estiver em suas proximidades, que 
T 
T 
T 
T 
T TI
TG 
T = TG+I = TG + TI 
I = Inclinação = 20° 
D = Declinação = 16° 
TG
TG = Campo Magnético da Terra T = Campo resultante 
TI = Campo induzido no corpo magnético T = Intensidade do campo resultante 
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por sua vez atrairá uma terceira que atrairá uma quarta e assim sucessivamente. 
Assim, Correlacionando este exemplo com o Campo Geomagnético, conclui-se 
que: 
 
 A barra imantada se comporta como o Campo Geomagnético TG. 
 A primeira agulha como um corpo que adquiriu Magnetização Induzida TI. 
 A segunda agulha e as demais, colocadas nas proximidades, também 
adquirirão Magnetização Induzida TI. 
 
Como exemplo de um corpo magnetizado por indução, é apresentado na Figura 5 
o mapa de Intensidade Magnética Total da Chaminé Alcalina de Araxá. Nota-se 
que os baixos magnéticos (azul) situados a sul e os altos (vermelho) para o 
norte magnético, estando alinhado com a direção do Campo Geomagnético. Este 
tipo de anomalia caracteriza a magnetização induzida em regiões de baixas 
latitudes, como é o caso do Brasil, ou seja: 
 
 As anomalias aparecem como um dipolo, tendo um baixo para o sul e um alto 
para o norte. A linha base deste dipolo se apresentará paralela ao N-S 
Magnético quando existir apenas a indução. Caso a linha do dipolo apenas se 
aproxime do N-S Magnético ou mesmo que seja totalmente discordante, pode 
concluir que neste corpo está também presente a Magnetização 
Remanescente, que será objeto do próximo item. 
 
 
 
Figura 8 – O mapa acima mostra a anomalia de Araxá como exemplo de uma Anomalia 
Induzida. Nota-se que a direção de magnetização da anomalia é coincidente com o 
Campo Geomagnético (N-S Magnético), estando os baixos magnéticos (azul) situadosa 
sul e os altos (vermelho) para o norte magnético. 
 
 
 
1.4.3 - Magnetização Remanescente 
 
Algumas rochas, quando de sua formação, tiveram seus minerais magnéticos 
imantados de forma permanente, tornando seus fragmentos verdadeiros ímãs, 
com seus pólos alinhados na direção do Campo Geomagnético, direção esta da 
época em que estas rochas foram formadas. Este tipo de magnetização é 
denominado Magnetização Remanescente. Assim, pode ser deduzido que o 
mecanismo de formação da Magnetização Remanescente é semelhante ao da 
Magnetização Induzida. A diferença se deve ao fato de que a indução magnética 
da época de formação das rochas prevaleceu inalterada em alguns corpos, como 
N 
S 
N 
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um vetor alinhado na direção do Campo Geomagnético daquela época. Isto 
aconteceu devido às condições de temperatura e pressão do ambiente na época 
da formação. 
 
Por outro lado, essas rochas ou corpos magnéticos, além da Magnetização 
Remanescente, adquirem também Magnetização Induzida, devido à presença do 
Campo Geomagnético atual, agora com uma direção bem diferente daquela da 
época em que foram formadas. Assim, existindo Magnetização Remanescente, o 
Campo Resultante ou Campo Total T, de um corpo geológico, será então a soma 
dos três campos, Geomagnético TG, Induzido TI e Remanescente TR, conforme 
mostra a Figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Soma vetorial dos três campos que compõem o Campo Resultante T: o 
Campo Geomagnético TG, Induzido TI e o Remanescente TR. 
 
 
Investigações realizadas em todo mundo têm mostrado que esta magnetização é 
uma propriedade comum e presente, em menor ou maior grau, em todas as 
rochas podendo, até mesmo, chegar a valores dez vezes superiores à 
magnetização induzida. Em certas rochas como o basalto, gabro e diorito, a 
magnetização remanescente predomina sobre a induzida, de tal modo que pode 
levar o intérprete a cometer erros graves quando a despreza em cálculos de 
mergulho, profundidade, etc. 
 
Em quase todas regiões observa –se anomalias onde predomina o Campo 
Remanescente, ao ponto de tornar o sentido do campo resultante ou Campo 
Total, praticamente invertido em relação ao Campo Geomagnético. Este é o caso 
da espetacular Anomalia de Pirapora, situada no Estado de Minas Gerais (Figura 
9). cujo corpo ou corpos causadores ainda não foram interpretados de forma 
segura devido à sua magnetização remanescente e grande profundidade. 
 
Porém, deve ficar bem claro que não é preciso que um corpo tenha a 
magnetização induzida invertida para que seja constatado que possui 
magnetização remanescente. Qualquer variação na direção ou sentido da 
magnetização de um corpo em relação ao Campo Geomagnético comprova a 
existência da Magnetização Remanescente. Existe ainda o caso da direção da 
magnetização induzida, que varia ao longo do tempo, vir a coincidir, em um dado 
momento, com a remanescente, o que é difícil de ser constatado. 
 
T G+I 
TI 
TR 
T = TG + TI + TR 
T 
TG 
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N 
Assim, seria ideal que nos trabalhos de interpretação quantitativa fossem 
consideradas a Susceptibilidade e Magnetização Remanescente dos corpos 
anômalos. Para tal seria necessário fazer coletas de amostras orientadas, para 
medições de direção, sentido e susceptibilidade dos corpos a serem 
interpretados. Porém, isto tem sido feito apenas em trabalhos de pesquisa 
científica, pois, em trabalhos práticos de mapeamento e prospecção, este 
procedimento se torna inviável devido ao seu alto custo e pouco efeito prático. 
 
 
 
 
Figura 10 – O Mapa de Intensidade Magnética Total mostra a Anomalia de Pirapora. 
Nota-se que sua polaridade está totalmente invertida, com o azul (baixo) para cima e o 
vermelho (alto) para baixo, em relação ao Campo Geomagnético atual. Isto é porque a 
Magnetização Remanescente tem sentido oposto e maior intensidade do que a 
Magnetização Induzida atual. A figura à direita mostra como era o campo geomagnético 
a bilhões de anos atrás. 
 
A Magnetização Remanescente das Rochas tem sido muito investigada pelos 
estudiosos de Deriva Continental, pelo fato de guardar as mesmas propriedades 
magnéticas da época em que foram formadas, quanto à direção e sentido dos 
vetores desta magnetização. Assim, são feitos experimentos medindo-se a 
direção e o sentido da Magnetização Remanescente de rochas semelhantes e de 
mesmas idades em amostras coletadas na América do sul e na África. Para estes 
estudos é importante que o universo de amostragem seja tão grande quanto 
necessário para se ter confiabilidade, ou seja, milhares de amostras, pois rochas 
semelhantes podem ter propriedades magnéticas distintas. Analisando estas 
amostras são então verificadas se existem convergências dos vetores que 
representam esta magnetização, sendo a confirmação uma prova de que o 
Continente Americano já foi unido ao Continente Africano. 
 
 
1.5 - Unidades de medida da Intensidade do Campo Magnético 
 
Até o momento foram aqui descritos os campos Geomagnético, Induzido e 
Remanescente, cuja soma vetorial fornece o Campo Resultante, universalmente 
denominado de Campo Total. Cada um destes campos varia quando se vai de um 
ponto para outro ponto do terreno. Porém, como já foi visto, para se determinar 
a direção e o sentido do campo é necessário se ter equipamentos e serviços 
especializados de campo e de laboratório que demandam operações demoradas e 
onerosas. Porém, como a intensidade do campo é a grandeza que sofre as 
alterações mais significativas entre dois ou mais locais, e também pelo fato de 
N 
s 
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ser uma grandeza facilmente mensurável, optou-se por executar levantamentos 
medindo-se apenas a Intensidade Magnética Total. 
 
Assim como nos estudos de Magnetismo, em Física, no Sistema MKS, a 
Intensidade do Campo Magnético em um ponto poderia ser medida através do 
fluxo magnético naquele ponto, tendo como unidade o Weber/m². Porém, como 
em geofísica os valores são bem menores, do que em outros ramos da 
tecnologia, convencionou-se que seria mais conveniente usar uma unidade 10-9 
vezes menor, denominada NanoWeber/m². Posteriormente, deu-se a essa 
unidade o nome de NanoTesla – nT, em homenagem ao Cientista Sérvio 
Nicolas Tesla, 1856 – 1943, que além de ser um dos maiores expoentes das 
teorias e aplicações de eletromagnetismo, foi também o inventor dos circuitos 
trifásicos, corrente alternada, etc.. 
 
Assim, temos que: 1 NanoTesla (nT) = 1 NanoWeber/m² 
 
Afora isso, é aqui mais importante que se tenha sempre em mente que, o que se 
mede em um levantamento é sempre a intensidade da força de atração exercida 
por copos de rochas que contêm minerais magnéticos, principalmente a 
magnetita. 
 
1.6 – Magnetômetros 
 
Os equipamentos usados para medir a Intensidade do Campo são os 
Magnetômetros, sendo que as medições ou levantamentos podem ser feitos ao 
longo de perfis, ou em malhas de pontos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11 – Mostra o princípio de funcionamento de um magnetômetro rudimentar e 
outros equipamentos modernos em operações aéreas e terrestres. 
 
São equipamentos de princípio de funcionamento relativamente simples, 
conforme mostra a ilustração da Figura 1. Os primeiros magnetômetros foram 
fabricados em torno de 1930, sendo instrumentos de construção totalmente 
mecânica, depois vieram os equipamentos de Precessão Nuclear de Prótons, com 
sensibilidade de 1nT e, recentemente, os de Bombeamento Ótico de Vapor de 
Césio, com sensibilidade que chaga a 0,001 nT. O funcionamento dos 
equipamentos modernos não serão aqui abordados, por ser um tema 
 Scintrex Smartmag
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relativamente complexo e, principalmente, por não ter muito importância para os 
usuários de geofísica. 
 
A confiabilidade de todos os equipamentos, desde os mais obsoletos até os mais 
modernos, é inquestionável ou até mesmo admirável. Verifica-se que os dados 
dos Levantamentos Aerogeofísicos de Minas Gerais executados de 2001 a 2006, 
apesar de bem mais precisos e detalhados, são plenamente compatíveis com os 
resultados dos vôos da década de 1950, realizados pela Prospec, em São João 
del Rey, Araxá e Poços de Caldas e com os dados do Convênio Geofísico Brasil – 
Alemanha - CGBA (DNPM/BGR) de 1970/72. 
 
1.8 - Variações diurnas do Campo Geomagnético 
 
São variações do campo que ocorrem diariamente abragendo toda Crosta 
Terrestre. Estas variações, medidas em um mesmo ponto, chegam a 
intensidades da 100nT. No Brasil as Variações Diurnas, têm a forma da letra U 
invertida, com valores máximos em torno das 12:00 horas, quando o sol é mais 
intenso, sendo por isso também chamadas de variações solares. Existem 
também variações lunares, as quais, por serem muito pequenas (em torno de 
1nT) são englobadas às variações diurnas para efeito prático de monitoramento 
em trabalhos de campo. Apesar de nada terem a ver com corpos e estruturas 
magnéticas da crosta, influenciam na execução de levantamentos de campo, 
deformando as anomalias reais de corpos ou estruturas. 
 
Por estes motivos, é necessário que se faça o monitoramento das variações 
diurnas, a fim de que as mesmas sejam abatidas dos valores medidos. O 
monitoramento é feito através de uma Estação Base, que consiste na instalação 
de um magnetômetro fixo no interior ou próximo à área que será levantada, 
registrando medições em intervalos de tempo iguais (Figura 11). De posse 
destes registros, e considerando que estas variações são as mesmas em toda 
área do levantamento, constroe-se então uma tabela com Valores Corrigidos de 
Intensidade Magnética. Esta tabela é feita subtraindo dos cada leitura do 
magnetômetro móvel, o valor medido pela estação base no mesmo horário. 
 
 
 
Figura 12 – Exemplo de Variações Diurnas do Campo Magnético. Registros obtidos do 
Levantamento Aerogeofísico do Estado de Goiás. 
 
A Estação Base deve ser instalada em um local distante de influências de rochas 
magnéticas, instalações elétricas, equipamentos, construções, depósitos 
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metálicos, etc., ou seja, o local deve ser onde o relevo magnético for o mais 
suave possível. Nos levantamentos aéreos executados no Brasil é exigido que a 
estação base fique situada a uma distância menor do que 200 km do limite mais 
distante da área. 
 
1.9 - Tempestades magnéticas 
 
São variações bruscas do Campo Geomagnético, que são observadas 
simultaneamente em áreas continentais, com duração de um a cinco dias. As 
tempestades magnéticas interferem nas medições do campo produzindo falsas 
anomalias, para as quais não há correções ou filtros para recuperar os dados. 
Como estas variações ocorrem de forma errática, a decisão mais segura e usual 
é paralisar os trabalhos enquanto durarem as tempestades. 
 
Quando o levantamento está sendo executado com um só magnetômetro, o que 
é normal em trabalhos de reconhecimento ou follow-up, os prospectores mais 
experientes identificam os sinais de tempestade quando se observa variações 
anormais nas leituras dos magnetômetros. Outra forma é repetir um trecho já 
levantado e verificar se o perfil tem a mesma forma. Porém, o mais seguro é 
usar uma Estação Base, que além das variações diurna, detectam também as 
tempestades (Figura 12). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 13 - Tempestade Magnética típica (Breiner, 1973) 
 
1.10 - Mapas Magnéticos 
 
Durante muitos anos os resultados dos levantamentos eram apresentados 
apenas em Mapas de Contorno de Intensidade Magnética Total. Estes mapas 
mostravam os valores medidos da intensidade já com as devidas correções 
diurnas e o monitoramento das tempestades. A elaboração de mapas residuais, 
mapas de derivadas, filtros, etc., era feita apenas para áreas mais restritas ou 
com algum potencial. Isto porque, todos os trabalhos de cálculos matemáticos e 
os desenhos dos respectivos mapas ou perfis eram feitos manualmente e, como 
tal, muito demorados e onerosos. 
 
Nos tempos atuais, com o avanço da computação, foi possível operacionalizar o 
uso de teorias e equações matemáticas através de softwares específicos, os 
quais, partindo-se dos valores de Intensidade Total, permitem a elaboração de 
diferentes tipos de mapas direcionados para realçar feições próprias de corpos e 
estruturas de interesse para a geologia (Figura 13). 
1 dia 
50 nT 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 16
 
Figura 14 – Levantamentos e Mapas Aeromagnetométricos – A aeronave voa em zig- 
zag até cobrir toda área. O magnetômetro mede Intensidade Magnética Total em 
intervalos de tempo constante. Atualmente é usado o intervalo de 0.1s, que equivale a 
uma distância voada de aproximadamente 7m. O registro de um vôo é representado por 
um perfil. Com uma série de vôos paralelos espaçados de uma distância fixa, p.ex. 
500m, constrói-se um mapa da área. 
 
Um exemplo bem significativo deste fato está na análise das pequenas 
anomalias, pois, as grandes anomalias são diferenciáveis em qualquer mapa, já 
as pequenas, devidas a corpos menores e mais rasos, são mascaradas pelas 
maiores. 
 
Empenhados na solução deste problema, observou-se que o gradiente de 
variação do perfi de uma anomalia era um bom indicativo de variações em 
subsuperfície dos tipos de rocha e do tamanho e profundidade dos respectvos 
corpos. Em outras palavras, uma subida ou decida brusca em um perfil indica 
uma mudança também brusca da geologia. 
 
Com os recursos da computação, passou-se então a calcular os gradientes das 
anomalias em intervalos de distância cada vez menores, pois uma pequena 
anomalia poderia apresentar gradientes tão visíveis quanto as grandes. Assim se 
chegou à elaboração de Mapas de Gradientes ou Mapas de Derivadas da 
Intensidade Magnética Total. 
 
Mapas e perfis de derivadas da Intensidade Total 
 
Consideremos o perfil magnetométrico abaixo. Tomando-se dois pontos deste 
perfil, ponto A e ponto D, o gradiente de variação da intensidade T em relação à 
direção x será: 
 
Gradientex = (TA – TD) / (xA – xD) = ∆T / ∆x 
 
 
Figura 15 – Ilustração do Gradiente Magnético ou Derivada Vertical (azul), obtido do 
perfil de uma anomalia de Intensidade Total (preto). 
Porém, quando se quer determinar os gradientes da anomalia em intervalos de 
distância muito pequenos (infinitésimos) em um ponto P, por exemplo, o 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 17
procedimento a ser usado é calcular a Derivada da Intensidade Magnética 
em relação à direção desejada (Figura 14). Para tal, toma-se a taxa de variação 
de T em relação a x quando ∆x tende (→) para 0 (zero), ou seja, quando ∆x for 
diminuindo gradativamente até se aproximar à dimensão de um ponto P. Assim, 
teremos: 
 
Derivadax = dT/dx = Limite ∆T/∆x, = Gradientex = ∆T/∆x 
 
Assim fazendo, constroi-se grids com com os valores calculados das derivadas na 
direção desejada, x, y, z ou qualquer outra direção, podendo-se então elaborar 
mapas e perfis que realçarão as pequenas anomalias causadas por pequenos 
corpos ou estruturas, as quais, as quais ficavam obscuras nos mapas de 
Intensidade Total. 
 
Outro fator de dúvida ao axaminar um mapa de Intensidade Total ou de 
Derivada, é que as anomalias em regiões de baixas Latitudes Geográficas, como 
é o caso do Brasil, sempre aparecem constituídas por um alto e um baixo 
magnético, embora sejam devidas a um só corpo, sendo por isso chamadas de 
bipolares. Assim, o intérprete fica sem saber a posição real do corpo que causou 
a anomalia. Procurando resolver este problema, aplicou-se a solução clássicapara eliminar números negativos, ou seja, elevar todos ao quadrado, ou seja: (-
T)x(-T) = +T². Aprimorando ainda mais este raciocínio, passou a trabalhar com 
os valores das derivadas da intensidade dT em cada direção, conforme mostra 
a Figura 15. 
 
 
Figura 16 – Ilustração de como se obtém um perfil de Sinal Analítico, através de um 
perfil de Derivada Vertical. 
 
Posteriormente, viu-se que combinando-se as derivadas em x, y e z em uma 
equação diferencial de segunda órdem, obtem-se resultados ainda mais 
significativos, sendo o resultado desta equação denominado Sinal Analítico ( 
Figura 16). 
 
Sinal Analítico= [ (dT/dx)² + (dT/dy)² + (dT/dz)² ]1/2 
∆x 0 ∆x 0
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 18
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17 – Comparação entre os perfis de Intensidade Total, Derivada Vertical e Sinal 
Analítico, sobre um terreno simulado, com anomalias de diferentes formas, 
profundidades e susceptibilidades magnéticas. 
 
Estes mapas de derivadas, sinais analíticos e outros são cada vez mais 
apreciados e usados pelos geólogos, tanto em mapeamentos quanto em 
trabalhos de prospecção, por evidenciarem com muito mais clareza e precisão, 
as informações sobre os corpos, estruturas e zonas anômalas presentes em uma 
área. Dentre estes mapas, pode-se destacar os seguintes: 
 
Mapas magnetométricos mais usuais 
 
 Mapa de Intensidade Magnética Total – O relevo magnético deste mapa 
mostra as variações do Campo Geomagnético devidas à presença de rochas 
com susceptibilidades magnéticas diferentes. Os dados usados para o 
processamento destes mapas são apenas os coletados no campo, após 
sofrerem as correções das variações diurnas e o nivelamento entre os valores 
medidos nas diversas linhas de amostragens da área. 
 
 
 
INTENSIDADE TOTAL 
DERIVADA VERTICAL
SINAL ANALÍTICO 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 19
 Mapa de Primeira Derivada Vertical (dT/dz) – Evidencia os corpos e 
estruturas geológicas menores e mais rasos, alguns dos quais dificilmente 
poderiam ser visualizados nos mapas de intensidade total. Sua maior 
aplicação está em detectar e delinear com precisão as estruturas geológicas 
de uma área, como falhas, contatos, diques, etc. 
 
 
 
 Mapa de Primeira Derivada Horizontal na Direção W-E (dT/dx) – Assim 
como a Derivada Vertical, além de evidenciar os corpos e estruturas 
geológicas menores e mais rasos, são usados para o refinamento de uma 
interpretação, com a finalidade de realçar, particularmente, as estruturas 
geológicas alinhadas na direção N-S. 
 
 
 
 Mapa de Primeira Derivada Horizontal na Direção N-S (dT/dy) – este 
mapa difere do mapa anterior apenas pela particularidade de evidenciar, 
principalmente, as estruturas alinhadas na direção W-E. 
 
 
 Mapa de Sinal Analítico - As anomalias mostradas em vermelho (cor mais 
quente), representam os corpos com maior magnetização, elém disso, 
representam a projeção na superfície, dos corpos anômalos em profundidade, 
propiciando uma localização segura das fontes anômalas no terreno. 
 
 
Figura 18 – Mapas magnéticos mais usados e suas aplicações. 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 20
Banco de dados magnetométricos 
 
Considerando o que foi exposto acima, pode-se concluir-se que é de fundamental 
importância é até mesmo uma obrigação, a preservação dos dados de 
Intensidade Magnética Total em um ambiente seguro, pois são através dos 
mesmos que se obtêm todos os outros tipos de mapas. Estes dados são usados 
também para interpretação quantitativa, o que não será abordado nesta apostila, 
mas que também é muito aplicada em estudos diversos por especialistas do 
ramo. Além disso, como a ciência e a tecnologia estão evoluindo muito 
rapidamente, os dados de Intensidade Total poderão vir a serem usados no 
futuro como uma matéria prima para novos experimentos e produtos avançados. 
A propósito, vale lembrar que até o início dos anos setenta os mapas de 
Intensidade Total eram os únicos produtos de um levantamento, sendo que 
muitos arquivos destes dados eram simplesmente destruídos após a elaboração 
dos mapas de contorno, o que hoje seria uma atitude criminosa. 
 
1.11 - Interpretação qualitativa de mapas magnéticos 
 
Deve sempre ser lembrado que a finalidade principal de um levantamento 
geofísico, qualquer que seja o método, é detetar é determinar o posicionamento 
de corpos e estruturas anômalas no terreno, tanto rasas quanto profundas. 
Posteriormente, estas informações devem ser então repassadas aos geólogos, já 
em mapas elaborados para atender às finalidades do trabalho, cabendo aos 
mesmos identificar e definir geologicamente as anomalias. 
 
Sem esse procedimento, os resultados de um levantamento podem ser 
considerados apenas como informações físicas, e não geofísicas e, muito 
menos, geológicas. 
 
A interação da geologia com a geofísica deve ocorrer desde o planejamento até a 
interpretação dos dados. Isso leva à uma seleção e delimitação das áreas a 
serem levantadas de forma mais criteriosa e a um melhor planejamento que 
certamente levará à obtenção de dados de melhor qualidade e a uma 
interpretação integrada da geofísica com a geologia mais segura e rica em novas 
informações. 
 
Em magnetometria é muito difícil definir assinaturas que identifiquem uma 
rocha. O que se procura é definir e correlacionar padrões de anomalias e zonas 
anômalas com determinadas formações, corpos e estruturas geológicas. Um 
determinado tipo de rocha como, por exemplo, o granito, pode ocorrer como um 
corpo magnético em um determinado local e não magnético em outro. Melhor 
dizendo, não se deve rotular uma rocha geologicamente a partir de suas 
propriedades físicas, além do mais, uma anomalia é também função do tamanho, 
forma e profundidade de um corpo. 
 
Dentre as rochas que apresentam boas respostas, destacam-se as chaminés 
alcalinas, rochas máficas e ultramáficas, seqüências vulcano-sedimentares, 
formações ferríferas, etc. Apresentam também respostas muito significativas 
quase todas as estruturas geológicas, indicando a localização e forma de falhas, 
contatos, diques e intrusões diversas, como também a delimitação de bacias 
sedimentares e estruturas internas às mesmas (Figura 17). 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 21
Geralmente dois tipos de mapas de interpretação são elaborados a fim de se ter 
uma visão mais detalhada das feições anômalas, das estruturas e anomalias 
isoladas, bem como uma correlação mais clara e segura destas informações. Os 
mais usuais são os Mapas de Lineamentos Magnéticos e os Mapas de Feições e 
Anomalias. 
 
Mapas de Lineamentos 
 
Os Mapas de Lineamentos (Figura 18 – Mapa de Derivada Vertical) são traçados 
manualmente pelos intérpretes, preferencialmente o Geólogo, tomando-se como 
base o Mapa de Derivada Vertical. A forma de traçar estes mapas, é semelhante 
à usada em análises de fotografias aéreas em estudos de topografia, tipos de 
vegetação, drenagens, etc. De uma maneira geral, existem duas filosofias de 
trabalho a serem seguidas. Na primeira, mais usada pelos europeus, o intérprete 
traça apenas os lineamentos que estão seguramente definidos. No segundo, 
quase que uma unanimidade no Canadá, Estados Unidos e Austrália, o interprete 
traça tanto os lineamentos inquestionáveis quanto os indícios, deixando para os 
geólogos a tarefa de eliminar o que não corresponde à realidade. 
 
Mapas de Feições e Anomalias 
 
Estes mapas são desenhados tomando-se como base os Mapas de Sinal Analítico 
(Figura 18). Através de simples observação visual, intérprete vai delimitando as 
anomalias e zonas anômalas, que aparecem sempre com colorações mais fortes, 
geralmente vermelhas, representando os corpos mais magnéticos. Porém, fica 
um questionamento, que é o fato do tamanho do corpo anômalo representado no 
mapa não corresponderà realidade, sendo geralmente maior. Para amenizar 
essa questão, o melhor caminho é procurar um ou mais corpos já bem mapeados 
pela geologia e comparar os contornos dos mesmos com aqueles traçados nos 
mapas de Sinal Analítico. Tem-se assim um fator de proporcionalidade para 
corrigir os contornos dos Mapas de Anomalias. Apesar de ser esta uma forma 
bem simplista, sempre ajuda a melhorar a interpretação. Por fim, deve-se 
ressaltar que quando se dispõe de softwares apropriados este trabalho pode ser 
quase todo feito automaticamente. 
 
Estando os dois mapas acima concluídos, os intérpretes devem agora partir para 
um exame criterioso de cada feição magnética, bem como questionar as 
correlações que podem existir entre elas. Algumas características mais comuns 
são apresentadas abaixo, acompanhadas de exemplos reais de zonas anômalas 
(figura 18). 
 
1.12 - Principais características magnéticas de corpos e estruturas 
 
A - Texturas de zonas anômalas 
 
 Coberturas magnéticas – São caracterizadas por zonas de relevo magnético 
ruidoso (tipo Lã de Carneiro) caracterizando sequências de corpos rasos e 
contíguos, como é o caso dos basaltos da Bacia do Paraná (Figura 18). 
 Bacias sedimentares não magnéticas – É o caso da maioria das bacias 
sedimentares, onde predomina um relevo magnético suave, caracterizado 
pela ausência quase que total de magnetita nos sedimentos. Nos mapas, 
sobressaem anomalias de corpos e estruturas profundas do embazamento, 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 22
sendo este o motivo da aeromagnetometra se usada sistematicamente para o 
reconhecimento inicial de bacias na prospecção de petróleo. A Bacia do São 
Francisco, é um bom exemlplo dessas estruturas (Figura 19). 
 Anomalias devidas a kimberlitos – São anomalias pequenas, isoladas e 
bem definidas correspondentes a corpos cilíndricos verticais, de até 1km de 
diâmerto, ricos em magnetita. Aparecem em grande número e muito bem 
definidas nos mapas de Sinal Analítico na região situada na divisa dos estados 
de Goiás e Minas Gerais, em torno das Chaminés Alcalinas e acompanhando 
os Lineamentos 135° (Figura 18). 
 Chaminés Alcalinas - São anomalias muito semelhantes aos quimberlitos, 
só que muito maiores, variando de 3 a 10km, estando a magnetita mais 
fortemente concentrada nas bordas, conforme pode-se ver nas chaminés de 
Araxá, Tapira e Patrocínio, nos mapas de sinal Analítico (Figuras 18 e 19) 
 Faixas anômalas - São feições alinhadas em uma mesma direção, onde 
anomalias contíguas aparecem com intensidades pouco variadas. Os 
complexos granitoides do leste de Minas Gerais e nos estados do Rio de 
Janeiro e do Espírito Santo são um bom exemplo (Figura 19). 
 
B - Lineamentos magnéticos 
 
 Contatos geológicos, falhas, fraturas - São caracterizados em mapas pelo 
paralelismo das isolinhas ou faixas coloridas, sendo mais visíves nos mapas 
de Derivada Vertical ou Horizontal. Como bom exemplo, tem-se a grande 
falha N30°E, que separa os Complexos Granitoides , a leste dos complexos 
metasedimentares, a oeste (Figura 19). 
 Diques - São anomalias que têm o comprimento muito maior do que a 
largura (Lineamentos 135°). Em alguns casos são confundidos com falhas, 
porém, nos mapas de Sinal Analítico essas estruturas aparecem com 
preenchimento por rochas magnéticas, o que as caracterzam como diques. 
 Truncamentos de estruturas geológicas – São verificadas quando um ou 
mais lineamentos são interrompidos ou truncados por outro lineamento 
gerado por um evento geológico mais novo. Um bom exemplo são os 
Lineamentos 135°, mostrados no mapa de Derivada Vertical da Figura 19. 
 
C - Anomalias isoladas 
 
Uma anomalia isolada caracteriza a presença de um corpo magnético em um 
meio menos magnético, sendo um ótimo exemplo estruturas ou corpos como as 
Chaminés Alcalinas e os Kimberlitos, (Figuras 18 e 19). Por outro lado, uma 
anomalia pode ser também caracterizada pela existência de um corpo não 
magnético em um meio menos magnético, como é o caso do maciço de Caldas 
Novas, no Estado de Goiás (Figura 18). Os mapas de Sinal Analítico são os mais 
apropriados para o estudo destes corpos, seja as anomalias magnéticas ou não 
magnéticas, pricipalmente no que diz respeito à localização e delimitação dos 
mesmos no terreno. Em regiões de baixas latitudes, como é o caso do Brasil, as 
anomalias isoladas aparecem como bipolares, prevalece na grande maioria das 
vezes a magnetização induzida, caracterizada por um baixo magnético para o sul 
(azul) e um alto para norte (vermelho). Nos mapas de Derivada Vertical estas 
anomalias são evidenciadas por interrupções ou deformações de lineamentos. 
 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
 23
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
09 /02 / 2009 - 10:24horas 
D - Gradientes magnéticos 
Figura 19 - Feições magnetométricas Anômalas da Região Sul do Estado de Goiás. 
A - Maciço de Caldas Novas (Estância de Águas Termais), representa um corpo 
cilíndrico caracterizado pela ausência de magnetização. B - Anomalias profundas 
representadas por grandes feições suavizadas. C - Chaminés Alcalinas mineralizadas 
em Fosfato, Nióbio e Titânio, com forma circular, apresentando alta magnetização. 
Nota-se que no mapa de Intensidade Total, a anomalia de Catalão I está situada entre 
o baixo e o alto magnético, o que é normal em regiões de baixas latitudes, como o 
Brasil. D - Cobertura Basáltica com fortes anomalias contínuas e superficiais. E - 
Lineamentos 135°, representados por diques magnéticos bem definidos, que vêm 
desde as proximidades de Belo Horizonte indo até a divisa de Goiás com o Mato 
Grosso. F - Dezenas de corpos de Kimberlitos, circulando as Chaminés Catalão I e 
II, entrando para a Região do Alto Paranaíba em Minas Gerais. G - Faixa anômala NS 
caracterizada por pequenas anomalias rasas, alinhadas na direção NS. H – 
Lineamento N80°E, aparecendo bem nítido no mapa de Derivada Vertical, truncando 
outras estuturas, sugerindo tratar-se de uma falha separando duas unidades 
tectonicamente distintas. 
TEXTO PRELIMINAR M M E - C P R M 
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Pelas caraccterísticas e motivos acima apresentados, nos dias atuais, os Mapas 
de Gradiente ou Derivadas Magnéticas e de Sinal Analítico são hoje ferramentas 
cada vez mais familiarres e usuais para os trabalhos dos Geólogos, seja em 
trabalhos de mapeamento ou de prospecção, tanto para mineração quanto para 
petróleo. O grau de importância cresce ainda mais pelo fato dos corpos e 
estruturas mais rasos e menores, que geralmente são as mais importantes para 
a mineração serem realssados nestes mapas. Já nos Mapas de Intensidade Total 
as pequenas anomalias na maioria das veses são mascaradas por anolalias 
maiores intensidades localizadas nas vizinhaças. 
 
 
Figura 20 - Feições anômalas notáveis do Estado de Minas Gerais 
 
A – Região do Alto Paranaíba e Triângulo Mineiro - Mapa de Sinal Analítico – Nota-se a 
sudoeste as Caminés Alcalinas de Araxá, Tapira e Patrocínio / Serra Negra, bem como, 
outros corpos geofísicamente semelhantes que provavelmente sejam de mesma 
natureza, os quais ainda não foram prospectados. A nordeste de Patrocínio, em Patos de 
Minas, aparecem bem definidos, como uma área de anomalias superficiais, os Tufos 
Vulcânicos da Formação Mata da Corda. A nordeste da área predomina um relevo 
magnético típico de Bacia, no caso, a Bacia do São Francisco. B – Quadrilátero Ferrífero – 
Mapa de Sinal Analítico – Esta região aparece muito bem delimitada pelas Formações 
Ferríferas do Supergrupo Minas, tendo no centro o Greenstone Belt Rio das Velhas e o 
Complexo Granítico Bação. C - Granitoides do Leste de Minas – Mostra os Granitoides 
Arqueanos e Paleoproterozoicos da Faixa Araçuaí. Estas feições são aqui mostradas no 
Mapa de Derivada Vertical porque este é o tipo de mapa que melhor evidencia 
lineamentos e estruturas geológicas.