UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 30

MARCELO DE LAWRENCE BASSAY BLUM

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Palavras-chave:Geofísica Aplicada, Gravimetria, Magnetometria Aérea, Gamaespectrometria Aérea, Geologia Regional, Prospecção Mineral

DATA DA DEFESA:03/09/99
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: GEOLOGIA ECONÔMICA E PROSPECÇÃO
ORIENTADOR: PROF. ROBERTO ALEXANDRE V. DE MORAES (UnB)
CO-ORIENTADOR: PROF. AUGUSTO CESAR BITTENCOURT PIRES (UnB)
EXAMINADORES:PROF. REINHARDT A FUCK (UnB)
PROF. VASILE MARZA (UnB-SISMOLOGIA)
PROF. LUIZ FERNANDO S. BRAGA (GEOMAG)
PROF. CARLOS ALBERTO MENDONÇA (USP)

RESUMO
Com o fito de melhorar o conhecimento da geologia regional, foram utilizados os dados de geofísica aérea do Projeto Geofísico Brasil – Canadá (PGBC). Esses dados foram avaliados, tratados e interpretados à luz do conhecimento geológico da área estudada localizada no Estado de Goiás e no sudoeste do Estado do Tocantins, abrangendo terrenos da Província Estrutural Tocantins.
Na avaliação dos dados do PGBC foi proposta uma metodologia para a determinação de “picos” (spikes) na gravação original dos dados magnéticos, que revelou ser uma técnica eficiente. A partir daí, os dados foram interpolados em malha regular utilizando o método de splines bi-cúbicos. Os dados foram micronivelados utilizando um algoritmo desenvolvido, que mostrou eficiência na retirada dos desnivelamentos entre linhas de vôo.
Grande parte das filtragens aplicadas sobre os dados aeromagnéticos foi feita no domínio do número de onda. O filtro de redução ao polo somente foi eficiente para aquelas anomalias que provavelmente não possuíam magnetização remanescente. Mesmo assim, o resultado da aplicação do filtro de pseudo-gravidade, baseado nessa redução ao polo, pôde ser comparado ao mapa Bouguer da região.
A aplicação de técnicas de realce de fonte magnética (gradiente horizontal total, amplitudes e fases dos sinais analíticos de primeira e segunda ordens e terraceamento), mostrou eficiência na determinação de descontinuidades físicas que podem ser traduzidas em unidades geológicas. A amplitude do sinal analítico de segunda ordem mostrou melhores resultados do que de primeira ordem por revelar melhor os limites dos corpos causativos e discriminar as unidades de rochas máficas e ultramáficas.
A aplicação de terraceamento sobre a amplitude do sinal analítico de segunda ordem permitiu situar a resposta anômala sobre o traçado dos afloramentos em mapa, definindo melhor as unidades magnéticas em relação à geologia conhecida.
A fase do sinal analítico exibiu toda a complexidade das estruturas locais traduzidas em um emaranhado de estruturas lineares (lineamentos e limites de propriedade magnética) que auxiliaram na interpretação e correlação às conhecidas da geologia.
Na estimativa da profundidade da superfície Curie da área de estudo foram desenvolvidos programas específicos, acrescidos de rotinas que o tornaram mais eficiente e que possibilitou cobrir uma área equivalente à do trabalho sem comprometer o resultado. Nessas rotinas incluiu-se a retirada automática de superfície de tendência de grau 1 e a expansão das bordas por dobramento das janelas de dados no domínio de Fourier, garantindo maior estabilidade nas estimativas espectrais. As estimativas em foco, juntamente com alguns dados geotérmicos pontuais, permitiram que se extrapolasse e interpolasse esses últimos para toda a área de estudo. Isto mostra a importância das estimativas das profundidades Curie.
Da análise das imagens magnéticas do campo anômalo e de suas transformadas, foi possível definir quatro tipos principais de relevo magnético: relevo magnético suave, relevo magnético acidentado e incorrelato, relevo magnético acidentado e correlato e relevo magnético muito acidentado.
A análise das principais estruturas magnéticas interpretadas a partir, principalmente, das imagens da fase do sinal analítico, da amplitude do sinal analítico de segunda ordem e do campo magnético anômalo, aliado ao conhecimento geológico da região, sugere que essas estruturas estejam ligadas a um evento com tensão principal, ?1, na direção ~E-W.
O uso de composição do tipo CMY invertido nos mapas gamaespectrométricos ternários surtiu bom resultado. A melhor combinação foi a que usou o canal do K associado à cor ciano (C), o Th a magenta (M) e o U a amarelo (Y), que permitiu a identificação dos limites e subdivisões dos complexos ortognáissicos de Caiçara, da Anta e Uvá.
Para estudo dos greenstone belts locais, foi realizado nas região de Crixás um levantamento gravimétrico em semi-detalhe (cerca de 400 estações sobre 100.000 km2). A malha gravimétrica revelou os três greenstone belts com maior nitidez que a obtida dos dados regionalizados disponíveis. Metodologias de determinação indireta de densidades e de correção de terreno foram desenvolvidas e aplicadas na área estudada.
Modelagem 2-D (modelos de partida) e inversões 2,5-D e 3-D sobre os greenstone belts com dados gravimétricos e modelos baseados na geologia local, permitiram a elaboração de seções verticais com a geologia provável destas. As profundidades obtidas em dois métodos de inversão diferentes indicam que a base das anomalias pode chegar a 2 km de profundidade.
A análise integrada das imagens ternárias de K, Th e U, em conjunto com os mapas magnéticos transformados, os mapas Bouguer, o mapa de potássio anômalo e o mapa de integração magnético - gamaespectrométrica, à luz do conhecimento geológico da região, sugere que a região tenha sido afetada por uma seqüência de eventos, iniciando-se pela formação dos terrenos granitóide-greenstone e passando pela colisão brasiliana, indo até eventos mais recentes.
Usando os dados gamaespectrométricos, foi possível estimar o chamado potássio anômalo, que revelou alinhamentos coincidentes com algumas ocorrências de ouro primário. Essas mesmas ocorrências foram adicionadas aos mapas interpretativos. Observou-se que parte delas se associa a estruturas magnéticas, incluindo lineamentos na fase do sinal analítico, e a alguns contatos entre as unidades. Esse fato, aliado aos alinhamentos encontrados no potássio anômalo, podem indicar zonas de cisalhamento, principalmente na direção N55-65W, na qual haveria possibilidade da ocorrência de minerais hidrotermais.
Mapas de interpretação magnética, gamaespectrométrica e integrada da área de estudo e da área do levantamento gravimétrico representam esboços regionais de unidades geológicas e elementos estruturais. A validade dessas interpretações deverá ser verificada em campo.  

  
 
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 30

MARCELO DE LAWRENCE BASSAY BLUM

KeyWords: Applied Geophysics, Gravity, Airborne Magnetometry, Airborne gamma spectrometry, Regional Geology, Mineral Prospection

DATE OF ORAL PRESENTATION:03/09/99
TOPIC OF THE THESIS: EXPLORATION AND ECONOMIC GEOLOGY
SUPERVISOR:PROF. ROBERTO ALEXANDRE V. DE MORAES (UnB)
CO-SUPERVISOR: PROF. AUGUSTO CESAR BITTENCOURT PIRES (UnB)
COMMITTEE MEMBERS:PROF. REINHARDT A FUCK (UnB)
PROF. VASILE MARZA (UnB-SISMOLOGIA)
PROF. LUIZ FERNANDO S. BRAGA (GEOMAG)
PROF. CARLOS ALBERTO MENDONÇA (USP)

ABSTRACT
In an attempt to shed some light on the regional geology, data of airborne geophysics of the Brazil - Canada Geophysical Project (PGBC) were used. Those data were evaluated, processed and interpreted in the light of the geological knowledge of the studied area which is located in the central and northwestern region of Goiás and in the southwestern region of Tocantins, Brazil, involving lands of the Tocantins Structural Province.
In the evaluation of the data of PGBC, a method was proposed for the determination of spikes in the original recording of the magnetic data that revealed to be an efficient technique. Following this, the data were interpolated in regular grid using the method of bi-cubic splines. The data were microleveled using a developed algorithm, which showed efficiency in treating bad-leveled data among flight lines.
Large part of the filters applied on the aeromagnetic data were in the wave number domain. The reduction to the pole filter was used to obtain the pseudo-gravity map, allowing the comparison to the Bouguer map of the area.
The application of enhancement techniques of magnetic sources (horizontal gradient, amplitude of the analytic signals of first and second orders, phase of the analytic signal and terracing), proved to be efficient in the determination of physical discontinuities, translated in geological units. The amplitude of the analytic signal of second order showed better results than the amplitude of the analytic signal of first order in revealing the limits of the causative magnetic bodies and in discriminating mafic and ultramafic rocks.
The application of terracing on the amplitude of the analytic signal of second order allowed placing the anomalous answer on the plan of the outcrops in map, defining the magnetic units better in relation to the well-known geology.
The phase of the analytic signal exhibited an entangle of linear structures (lineaments and limits of magnetic property) showing the complexity of the structural framework and in its interpretation and correlation to the geology.
For estimation of the Curie surface depths in the studied area, specific programs were developed, with routines that turned it more efficient and to recover the data on the borders. A routine was included for subtraction of a first-degree trend surface. The focused estimates, together with some punctual geothermal data, allowed the extrapolation and interpolation for the whole studied area. This shows the importance of the Curie depth estimates.
The analysis of the magnetic images for the anomalous field and its transformed ones made it possible to define four main types of magnetic relief: smooth, rough and uncorrelated, rough and correlated, and very rough.
The analysis of the main magnetic structures interpreted in the images of the phase of the analytic signal, of the amplitude of the analytic signal of second order and of the anomalous magnetic field, together with the geological information available, suggest that these structures must be tied up to an event with main tension, ?1, in the direction approximately E-W.
The use of color composition of the type CMY inverted in the gamma-ray spectrometric ternary maps showed good results. The best combination is K in the cyan (C), Th in the magenta (M) and U in the yellow (Y). This allowed the identification of the limits and subdivisions of the orthogneissic complexes of Caiçara, Anta and Uvá.
A detailed gravity survey (some 400 stations over 100,000 km2) was accomplished in the area of Crixás to study the local greenstone belts. The gravity grid showed better each of the three greenstone belts than available gravity data. Algorithms for terrain correction together with another for indirect determination of densities were developed.
A 2-D modeling (starting models) and 2,5-D and 3-D inversions were made on the greenstone belts using the gravity data and models based on the local geology. These inversions allowed the construction of vertical sections with the probable geology for them. The depths to the base obtained in two inversion methods are compatible and gave indication of about 2 km.
The integrated analysis of the ternary images of K, Th and U, together with the transformed magnetic maps, the Bouguer map, the map of anomalous potassium and the magnetic and gamma-ray spectrometric integration map, using the geological knowledge for the area, suggests that the area has been affected by a sequence of events, beginning with the formation of the granitoid-greenstone belt terrain, the Brasiliano collisional Cycle and finishing with more recent events.
Using the gamma-ray spectrometric data it was possible to estimate what is called anomalous potassium, which revealed lineaments that coincide with some occurrences of primary gold. These same occurrences were added to the interpretative maps. They are associated to magnetic structures, including lineaments picked up in the phase of the analytic signal, and along some contacts between different lithologic units. This fact, allied to the lineaments found in the anomalous potassium, can indicate shear zones, mainly in the directions N55W and N65W, in which there would be possibility of the occurrence of hidrotermal minerals.
Maps of magnetic interpretation, gamma-ray spectrometric interpretation and of integration of the study area represent regional sketches of geological units and structural elements. The validity of these interpretations should be verified in field.