Interpretação de anomalias magnéticas usando integrais finitas dos momentos das componentes

O objetivo do trabalho consiste em desenvolver uma metodologia para determinar os parâmetros de um corpo causador de uma anomalia magnética. Essa metodologia baseia-se na utilização de expressões analíticas, deduzidas para as integrais finitas dos momentos da anomalia de intensidade total e das componentes H_x, H_y e H_z ao longo dos três eixos de um sistema de coordenadas cartesianas. Por meio do ajuste entre essas expressões analíticas e as integrais numéricas finitas dos momentos das componentes magnéticas obtidas a partir de um levantamento geofísico, pode-se computar, através de um processo iterativo, os parâmetros de magnetização, posição, profundidade e dimensões de um corpo anômalo. No caso em que são conhecidas as medidas de somente uma componente magnética, ainda é possível aplicar o método pois as demais componentes podem ser obtidas por um esquema de filtragem matemática. A metodologia foi testada com sucesso para modelos dipolo pontual e linha de dipolos os quais são muito utilizados em Geofísica para interpretar anomalias magnéticas produzidas por corpos geológicos que possuem uma ou duas dimensões horizontais muito menores do que a profundidade.

Metodologia geofísica aplicada ao estudo arqueológico dos sítios Bittencourt e Jambuaçu, Estado do Pará

Medidas magnéticas, de radiação gama e eletromagnéticas com o Radar de Penetração no Solo (GPR) foram realizadas em dois sítios arqueológicos localizados nas proximidades de uma área destinada a construção de um mineroduto. O objetivo das medidas foi identificar locais para escavação arqueológica visando a descoberta de remanescentes de habitantes que povoaram a região em tempos pretéritos, auxiliando nos estudos para recompor a sua história. As medidas magnéticas evidenciaram anomalias que levaram a descoberta de uma grande quantidade de fragmentos cerâmicos e de outros artefatos. As medidas de radiação gama permitiram a discriminação entre solo arenoso e argiloso, o que representa um resultado importante, pois o solo arenoso geralmente é correlacionado a camada de ocupação arqueológica onde são encontrados os remanescentes. O Radar de Penetração no Solo confirmou as anomalias magnéticas e mostrou outras feições anômalas não relacionadas aos remanescentes arqueológicos.

Inversão de momentos de fonte em métodos potenciais

A inversão de momentos de fonte gravimétrica tridimensional é analisada em duas situações. Na primeira se admite conhecer apenas a anomalia. Na segunda se admite conhecer, além da anomalia, informação a priori sobre o corpo anômalo. Sem usar informação a priori, mostramos que é possível determinar univocamente todo momento, ou combinação linear de momentos, cujo núcleo polinomial seja função apenas das coordenadas Cartesianas que definem o plano de medida e que tenha Laplaciano nulo. Além disso, mostramos que nenhum momento cujo núcleo polinomial tenha Laplaciano não nulo pode ser determinado. Por outro lado, informação a priori é implicitamente introduzida se o método de inversão de momentos se baseia na aproximação da anomalia pela série truncada obtida de sua expansão em multipolos. Dado um centro de expansão qualquer, o truncamento da série impõe uma condição de regularização sobre as superfícies equipotenciais do corpo anômalo, que permite estimar univocamente os momentos e combinações lineares de momentos que são os coeficientes das funções-bases da expansão em multipolos. Assim, uma distribuição de massa equivalente à real é postulada, sendo o critério de equivalência especificado pela condição de ajuste entre os campos observado e calculado com a série truncada em momentos de uma ordem máxima pré-estabelecida. Os momentos da distribuição equivalente de massa foram identificados como a solução estacionária de um sistema de equações diferenciais lineares de 1a. ordem, para a qual se asseguram unicidade e estabilidade assintótica. Para a série retendo momentos até 2a. ordem, é implicitamente admitido que o corpo anômalo seja convexo e tenha volume finito, que ele esteja suficientemente distante do plano de medida e que a sua distribuição espacial de massa apresente três planos ortogonais de simetria. O método de inversão de momentos baseado na série truncada (IMT) é adaptado para o caso magnético. Para este caso, mostramos que, para assegurar unicidade e estabilidade assintótica, é suficiente pressupor, além da condição de regularização, a condição de que a magnetização total tenha direção e sentido constantes, embora desconhecidos. O método IMT baseado na série de 2a. ordem (IMT2) é aplicado a anomalias gravimétricas e magnéticas tridimensionais sintéticas. Mostramos que se a fonte satisfaz as condições exigidas, boas estimativas da sua massa ou vetor momento de dipolo anômalo total, da posição de seu centro de massa ou de momento de dipolo e das direções de seus três eixos principais são obtidas de maneira estável. O método IMT2 pode falhar parcialmente quando a fonte está próxima do plano de medida ou quando a anomalia tem efeitos localizados e fortes de um corpo pequeno e raso e se tenta estimar os parâmetros de um corpo grande e profundo. Definimos por falha parcial a situação em que algumas das estimativas obtidas podem não ser boas aproximações dos valores verdadeiros. Nas duas situações acima descritas, a profundidade do centro da fonte (maior) e as direções de seus eixos principais podem ser erroneamente estimadas, embora que a massa ou vetor momento de dipolo anômalo total e a projeção do centro desta fonte no plano de medida ainda sejam bem estimados. Se a direção de magnetização total não for constante, o método IMT2 pode fornecer estimativas erradas das direções dos eixos principais (mesmo se a fonte estiver distante do plano de medida), embora que os demais parâmetros sejam bem estimados. O método IMT2 pode falhar completamente se a fonte não tiver volume finito. Definimos por falha completa a situação em que qualquer estimativa obtida pode não ser boa aproximação do valor verdadeiro. O método IMT2 é aplicado a dados reais gravimétricos e magnéticos. No caso gravimétrico, utilizamos uma anomalia situada no estado da Bahia, que se supõe ser causada por um batólito de granito. Com base nos resultados, sugerimos que as massas graníticas geradoras desta anomalia tenham sido estiradas na direção NNW e adelgaçadas na direção vertical durante o evento compressivo que causou a orogênese do Sistema de Dobramentos do Espinhaço. Além disso, estimamos que a profundidade do centro de massa da fonte geradora é cerca de 20 km. No caso magnético, utilizamos a anomalia de um monte submarino situado no Golfo da Guiné. Com base nos resultados, estimamos que o paleopolo magnético do monte submarino tem latitude 50°48'S e longitude 74°54'E e sugerimos que não exista contraste de magnetização expressivo abaixo da base do monte submarino.

Estudo das feições lineares observadas em dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões a partir de imagens digitais de sombreamento do relevo anômalo total

A Bacia do Solimões é caracterizada por um padrão magnético complexo, expresso ao longo de toda sua extensão, e produzido pela superposição de anomalias magnéticas que se apresentam sob a forma de feições lineares. Tais feições refletem as diferentes atividades tectônicas que atuaram na Região Amazônica através do Pré-Cambriano e Fanerozóico. Neste trabalho, foi aplicado nos dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões um método de processamento de imagens digitais de sombreamento do relevo magnético anômalo total que, dadas suas características metodológicas, permitindo utilizá-lo como um filtro direcional, possibilitou a definição de aspectos relevantes no contexto das relações entre os lineamentos magnéticos E/W, NE/SW, e NW/SE. Nesse sentido, foram identificados padrões de lineamentos magnéticos que refletem a existência de zonas de cisalhamento transcorrentes dextrais, orientadas preferencialmente na direção E/W. A interação entre os diversos segmentos transcorrentes promoveu o desenvolvimento de um regime predominantemente transpressivo, representado por falhas reversas associadas aos lineamentos magnéticos E/W e NE/SW; e duplexes direcionais formando falhas em flor positivas e negativas associadas, respectivamente, aos lineamentos magnéticos orientados na direção N70-80E e N70-80W. A análise quantitativa permitiu explicar dois aspectos importantes em relação às feições lineares observadas nas imagens digitais. O primeiro mostra, através de modelamentos baseados na superposição de prismas bidimensionais, que estas feições lineares magnéticas podem ser explicadas pela superposição de fontes profundas intraembasamento altamente magnéticas, e fontes rasas de alta frequência, sendo estas associadas a falhas reversas ao longo dos níveis de diabásio, presentes em forma de intrusões nos sedimentos paleozóicos da Bacia do Solimões. O segundo aspecto, baseado na utilização dos conceitos da cross-covariância, constata a presença de 'offsets' dextrais, associados aos lineamentos magnéticos NE—SW, ao longo da direção E—W. Este fato mostra, quantitativamente, que o padrão magnético desta região pode ser explicado pela presença de zonas de cisalhamento transcorrestes dextrais, cujos processos tectônicos associados foram fortemente condicionados por zonas de fraquezas pré-existentes (Pré-Cambrianas, Paleozóicas) durante o Mesozóico e Cenozóico.

Gradiometria magnética e GPR aplicados à arqueologia em sítio estuarino em Penalva - MA

Esta pesquisa apresenta os resultados da aplicação de métodos geofísicos não invasivos, visando a indicação de possíveis locais de deposição de materiais, no levantamento arqueológicos em um sítio estuarino localizado no município de Penalva, no estado do Maranhão. Os métodos utilizados foram Magnetometria e Radar de Penetração no Solo (GPR). As medidas magnéticas foram utilizadas para indicar os locais para escavação. O GPR foi utilizado para confirmar as anomalias geradas pelo método magnético, proporcionando a diminuição de erros quando as anomalias magnéticas não são provenientes de feições arqueológicas. Foram realizados 14 perfis de GPR, utilizando uma antena de 400 MHz e 1664 medidas magnéticas, utilizando o magnetômetro. Durante o levantamento arqueológico realizado, baseando-se nas anomalias fornecidas pela geofísica, a equipe liderada pelos arqueólogos Deusdédit Carneiro Leite Filho e Fernando Luiz Tavares Marques realizou cinco escavações no sítio, o que lhes permitiu o resgate de várias peças cerâmicas. Os resultados apresentados nesta pesquisa permitiram verificar e avaliar a potencialidade da prospecção geofísica como método auxiliar em estudos arqueológicos.

Interpretação gravimétrica-magnética da zona de fratura dupla Bode Verde

Em Janeiro de 1980, foi realizada a Operação Bode Verde I do Projeto CENTRATLAN, que constou da coleta de dados geofísicos e geológicos na área central da Cadeia Mesoatlântica (CMA), a sul da Ilha de Ascensão. Esta operação fez parte de um convênio firmado entre a Marinha Americana e a Marinha Brasileira, cujo objetivo era investigar o Oceano Atlântico Sul, especialmente a área onde se estende a província fisiográfica da Cadeia Mesoatlântica. Com o objetivo de estudar a Zona de Fratura Dupla Bode Verde, e assim conhecer melhor esta feição tão marcante no fundo oceânico e margem continental, foram tratados e interpretados os dados batimétricos, gravimétricos e magnéticos colhidos na operação anteriormente citada. A análise dos dados batimétricos permitiu uma definição para esta zona de fratura, com o seu caráter duplo marcado pela presença de duas calhas contínuas, paralelas entre si, e separadas por um alto que tem o seu próprio "rift-valley". As anomalias gravimétricas encontradas confirmam o caráter duplo, com os dois mínimos observados correspondendo às duas calhas da fratura. Estas calhas separam um bloco crustal de aproximadamente 40 km de largura. Com base nos dados gravimétricos, foram construídas nove seções crustais sobre a zona de fratura, que permitiram observar que a interface crosta-manto sofre um afinamento crustal embaixo das paredes da fratura. Esta interface, que encontra-se normalmente a uma profundidade de 8-9 km, passa a atingir profundidades de 5.5-6.0 km abaixo das paredes da fratura, com a crosta apresentando uma espessura de 2.0 km nestas partes. Este afinamento crustal é causado pela subida de material do manto. A extensiva alteração hidrotermal que ocorre na depressão central da fratura, pode ser a responsável pelo menor afinamento crustal observado nesta parte da zona de fratura. Para a interpretação dos dados magnéticos, foi usada uma escala de tempo de polaridade magnética entre o Cretáceo Inferior e o Cenozóico, e uma taxa de espalhamento oceânico de 2.0 cm/ano. Para a camada de basalto, que é responsável por parte das anomalias magnéticas observadas, foi usada uma espessura média de 0.5 km. Nas paredes da zona de fratura, ocorre uma diminuição na espessura desta camada, havendo uma interrupção da mesma na depressão central da fratura.

Investigação com os métodos GPR e magnético de urnas funerárias do Sítio Nossa Senhora do Perpétuo Socorro (Pará)

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação de métodos geofísicos na eleição de áreas potenciais para salvamento arqueológico no Sítio Nossa Senhora do Perpétuo Socorro no estado do Pará. O Sítio possui urnas funerárias indígenas aflorantes e sub-aflorantes de bastante interesse arqueológico. Os métodos utilizados foram Magnetometria e Radar de Penetração no Solo (GPR). As medidas magnéticas foram utilizadas para indicar os locais mais apropriados para escavação reduzindo bastante as áreas potenciais. O GPR foi usado para confirmar as anomalias detectadas pelas medidas magnéticas e proporcionar uma melhor avaliação espacial tanto horizontal quanto verticalmente, diminuindo os erros cometidos quando se identificam anomalias magnéticas que não são causadas por feições arqueológicas. A metodologia de estudo baseou-se na comparação de anomalias obtidas em terrenos desconhecidos com terrenos onde comprovadamente havia a existência de elementos mapeáveis como urnas aflorantes e raízes, caracterizando e agrupando essas anomalias.

Metodologia geofísica aplicada à pesquisa de salvamento arqueológico nos sítios Bittencourt, Jambuaçu e Jaburu, Estado do Pará

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação de métodos geofísicos no salvamento arqueológico em três sítios no estado do Pará: Bittencourt, localizado em Abaetetuba; Jambuaçu, localizado em Moju; e Jaburu, localizado em Almeirim. Os métodos utilizados foram Magnetometria, Cintilometria e Radar de Penetração no Solo (GPR). As medidas magnéticas foram utilizadas para indicar os locais para escavação. O GPR foi usado para confirmar as anomalias detectadas pelas medidas magnéticas e proporcionou a diminuição de erros cometidos quando se identificam anomalias magnéticas que não são causadas por feições arqueológicas. As medidas de cintilometria foram usadas para tentar mapear os solos de Terra Preta Arqueológica (TPA) através da radiação gama natural do solo. Os locais indicados para escavação pela magnetometria e GPR possibilitaram a descoberta de materiais arqueológicos como cerâmica, louça, lítico e ferro. Os resultados obtidos com a cintilometria foram satisfatórios, mostrando haver relação entre as medidas mais baixas de cintilometria e as áreas com maior espessura de TPA. A metodologia geofísica utilizada demonstrou eficiência e rapidez sem causar impactos destrutivos nos sítios.

Métodos geofísicos aplicados à prospecção de cobre na Serras de Carajás-Pará

Através de um convênio entre o Núcleo de Ciências Geofísicas e Geológicas da UFPa e a Companhia Rio Doce Geologia e Mineração S.A., um trabalho geofísico foi realizado na área denomina da ALVO 1, MM1, Serra dos Carajás, sul do Pará, Brasil. Foram aplicados os métodos magnético, polarização elétrica induzida e AFMAG, visando determinar a existência e a distribuição de sulfetos de cobre em subsuperfície. O trabalho foi realizado em uma malha de reconhecimento de 9 km² (ALVO 1) e em outra de detalhe com aproximadamente 0.63 km² (Corpo 2). O método AFMAG detectou vários condutores deslocados entre si por prováveis falhamentos. A orientação destes condutores, coincide com o "strike" dominante do xisto, o qual contém sulfetos de cobre associado a uma formação ferrífera. Pela estreita correlação que guardam com as anomalias magnéticas é possível supor-se que as anomalias de AFMAG são provocadas primeiramente pela formação ferrífera e secundariamente pelos sulfetos. O método magnético detectou fortes anomalias sobre a formação ferrífera. O deslocamento dos segmentos de anomalias implica em falhamento. Este método é muito importante na área, pela relação mantida entre a zona dos sulfetos e a formação ferrífera. O método polarização elétrica induzida/resistividade detectou anomalias com EPF variando de 6 a 12% aproximadamente. Várias destas anomalias foram confirmadas com furos de sondagem e trabalho de laboratório (Rocha, 1979). Verificou-se que essas anomalias provavelmente são provocadas por efeito combinado da formação ferrífera magnética e do sulfeto. A pesquisa geofísica realizada nesta área piloto tem grande importância porque os resultados obtidos poderão ser estendidos a uma área maior, em condições geológicas semelhantes.

Métodos geofísicos aplicados a prospecção mineral na região do Igarapé Chega Tudo, Maranhão - Brasil

O presente trabalho de prospecção geofísica abrange o levantamento de uma faixa de direção NW-SE, desde o local denomina do Chatão, à margem direita do rio Gurupi, até 5 km além de Chega Tudo, no estado de Maranhão. Esse levantamento foi feito em travessas perpendiculares àquela faixa, a qual constitui uma extensa zona de falha. Os trabalhos de geofísica de campo, envolvendo os métodos magnético (campo total), cintilómétrico, eletro-resistivo (Schlumberger, Wenner e Half-Schlumberger) e E.M. (Slingram), foram realizados em duas etapas: a) levantamento de reconhecimento em uma área de 22 km², onde foram aplicados magnetometria e cintilometria e b) levantamento de detalhe em uma área de 3,50 km², onde foram aplicados eletro-resistividade e E.M. Os objetivos principais deste trabalho foram determinar e localizar as principais feições estruturais e geo-elétricas associadas às zonas mineralizadas, e selecionar, entre os métodos geofísicos empregados, qual o de melhor poder resolutivo na indicação de veios de quartzo em sub-superfície, possivelmente associados à mineração de ouro. O método magnético indicou uma anomalia principal no lado NE da área de reconhecimento, enquanto que o cintilométrico apresentou somente o valor do "background" da região. Por isso o método cintilométrico não será discutido nesse trabalho. Com os métodos eletro-resistivo e E.M. foram observadas várias anomalias ao longo de toda a área de detalhe. A interpretação dos dados de magnetometria e de eletro-resistividade foi realizada com técnicas computacionais, enquanto que para a dos dados eletromagnéticos foram empregados diagramas de fase. Os resultados apresentam uma estreita correlação das anomalias magnéticas e eletro-resistivas com a zona mineralizada. O método E.M. não apresentou nenhum poder resolutivo, uma vez que detectou anomalias semelhantes dentro e fora das áreas mais promissoras. Todas as anomalias foram confirmadas com furos de sondagem. Considerando-se que a área prospectada apresenta, devido ao difícil acesso, o mesmo grau de dificuldade para realização da pesquisa por métodos diretos (perfuração, poços ou trincheiras), como qualquer outra área similar na região amazônica, os resultados aqui apresentados confirmaram que os métodos magnético e eletro-resistivo podem ser utilizados com sucesso como ferramenta indireta na localização de zonas promissoras à exploração de ouro dentro da zona de falha de Chega Tudo ou em outros ambientes geológicos de semelhantes características.

Prospecção magnetométrica em intrusiva básica com indícios de mineralização aurífera no município de São Sepé - RS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Prospecção geológica e geofísica com ênfase em formações ferríferas na faixa meridional do Quadrilátero Ferrífero do Supergrupo Minas Indiviso

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.

Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.