Métodos geofísicos na Mineração

A Geofísica estuda os fenômenos físicos que ocorrem na Terra, tanto nas camadas mais superficiais (crosta) – onde se alojam os recursos minerais (petróleo, minérios, água) – quanto nas porções mais profundas (manto e núcleo), que são conhecidas unicamente pelas informações geofísicas. Dentre os fenômenos físicos estudados temos:

• Calor
• Magnetismo
• Radioatividade
• Gravidade
• Eletricidade
• Propagação de ondas elásticas

Representação das anomalias de gravidade

Podemos dividir esse ramo da ciência em Geofísica Pura e Geofísica Aplicada. A primeira, de uma maneira geral, fornece informações para o estudo da estrutura e composição do interior da Terra. A segunda compreende um conjunto de métodos e técnicas utilizadas para a solução de problemas como prospecção de minérios, de hidrocarbonetos e de águas subterrâneas, estudos ambientais e de engenharia, entre outros.

Tais métodos têm se tornado uma ferramenta obrigatória em trabalhos de pesquisa mineral e na mineração. Uma das principais vantagens da aplicação destas técnicas em relação aos meios tradicionais de investigação de subsuperfície como, por exemplo, as sondagens, é a rapidez na avaliação de grandes áreas com custo relativamente menor. O uso da geofísica para a indicação de zonas mineralizadas, por exemplo, pode reduzir de 30% a 50% a quantidade de perfurações negativas (furos estéreis).

Apesar das vantagens, a exploração geofísica não deve ser aplicada isoladamente na prospecção mineral. Ela constitui parte de uma sequência de exploração que envolve a aplicação de diversos métodos geológicos e geoquímicos de investigação.

A geofísica na mineração

A geofísica de prospecção investiga os cinco primeiros quilômetros da crosta terrestre, permitindo a avaliação das condições geológicas locais através dos contrastes das propriedades físicas dos materiais em subsuperfície. Essas propriedades podem ter como origem as diferenciações litológicas e demais heterogeneidades do meio, naturais ou não.

As variações nas propriedades físicas estão relacionadas à concentração de minerais que são economicamente importantes (minerais-minério) ou às estruturas onde esses minerais se  encontram. Como a concentração dos minerais-minério é controlada por fenômenos geológicos, é possível, a partir do conhecimento desses fenômenos, estabelecer uma estratégia de prospecção com os métodos geofísicos mais indicados para a sua detecção.

Nesse contexto, é possível planejar com assertividade etapas essenciais durante a pesquisa mineral, como, por exemplo, a locação de furos de sondagem. Em outras fases de um empreendimento mineiro tais métodos também contribuem de forma expressiva.

No estágio de implementação de uma mina e durante sua operação, os métodos de perfilagem geofísica proporcionam grandes vantagens, como a determinação das profundidades de contatos e estruturas geológicas, tendo em vista a dificuldade da recuperação total da rocha durante as perfurações. O conhecimento assertivo das profundidades de contatos e estruturas geológicas impactam diretamente no estudo e na determinação de zonas mineralizadas.

Mapa magnetométrico

De forma geral, além da prospecção e delineação de corpos e estruturas de interesse na pesquisa mineral, a geofísica tem sido um grande recurso também na definição de áreas para barramentos e pilhas de estéril e rejeito e durante o monitoramento do comportamento dessas obras que são afetadas  pelas variações no clima, além das modificações intrínsecas à evolução dessas construções.

Nas etapas finais que seguem o ciclo de vida de um empreendimento mineiro, a geofísica pode proporcionar suporte em etapas como o monitoramento ambiental.

Principais Métodos Geofísicos aplicados na mineração:

Dentre os principais métodos para pesquisa mineral em superfícies destacam-se os métodos de prospecção elétrica, gravimetria, magnetometria e prospecção eletromagnética.

Gravimetria:

A aplicação deste método está relacionada, fundamentalmente, na diferença das densidades das rochas. Um corpo com densidade mais elevada do que as rochas do entorno produz um aumento em massa. Essa massa “extra” é conhecida como anomalia positiva. O contrário, quando um corpo tem densidade mais baixa do que as rochas hospedeiras, é chamado de anomalia negativa.

Além de ser empregado no setor da mineração para descrever corpos metálicos, pode ser utilizado para revelar a forma em subsuperfície de intrusões ígneas; em investigações hidrogeológicas para determinar a geometria de potenciais aquíferos.

Nesta metodologia o que se mede com os equipamentos, os gravímetros, é a variação do valor de g (gravidade), pode ser causada por uma variedade de situações geológicas. Os gravímetros são muito sensíveis para identificar as variações causadas pelos depósitos minerais que podem produzir flutuações nos valores de g da ordem de 0,001%.

Magnetometria:

É um dos métodos mais versáteis, tanto na facilidade e rapidez quanto pelo custo mais baixo para o levantamento de campo, embora seja complexo no manuseio. Esta técnica detecta anomalias magnéticas no campo terrestre e possui grande usabilidade na prospecção mineral.

Dentre as áreas de atuação estão: exploração de petróleo, avaliação de espessuras em bacias, prospecção direta de minerais magnéticos; água subterrânea em fraturas, espessura de sedimentos, obras de engenharia entre outros.

O fundamento deste método é que as observações magnéticas fornecem informações sobre a concentração de minerais não magnéticos, uma vez que eles geralmente ocorrem associados aos minerais que produzem anomalias magnéticas.

Os equipamentos utilizados para estes levantamentos magnetométricos são os variômetros e os magnetômetros.

Depósitos de minério de ferro, na maioria das vezes, possuem magnetita em abundância, podendo assim serem facilmente localizados através de levantamentos magnetométricos. Outros empregos deste método é a localização de complexos intrusivos portadores de sulfetos disseminados de cobre, níquel, ferro e molibdênio.

Métodos elétricos:

Os métodos elétricos para prospecção mineral de metais são largamente utilizados por serem de baixo custo dentro da prospecção geofísica. Basicamente, neste método estuda-se o comportamento do fluxo da corrente elétrica no ambiente geológico.

Os métodos elétricos mais comumente utilizados na prospecção mineral são os seguintes:

• Potencial Espontâneo
• Polarização Induzida
• Eletrorresistividade

A aplicação da maioria dos métodos elétricos em prospecção mineral de metais consiste em medir a impedância dos materiais da superfície e interpretá-la sob as bases da geologia.

Nos depósitos minerais os valores de resistividade dependem da porcentagem de cada minério presente no depósito, assim como do seu modo de distribuição na rocha e, obviamente, da composição do mineral minério.

Métodos eletromagnéticos:

Baseia-se na propagação de campos eletromagnéticos de baixa frequência, quer acima ou abaixo da superfície. Muito usado na exploração mineral;

Os métodos eletromagnéticos para a prospecção mineral envolvem a propagação de campos eletromagnéticos de baixa frequência. Estes métodos têm larga aplicação e se baseiam em dois fenômenos físicos fundamentais: a eletricidade e o magnetismo. Ambos fenômenos estão inter-relacionados.

Os equipamentos são bem mais sofisticados contando com sistemas de transmissão com geradores e outro de recepção com bobinas. Os levantamentos de campo passam por regras para o posicionamento das bobinas (horizontal e vertical) e também da disposição das linhas de aquisição em campo. Os resultados do levantamento são apresentados em perfis de distância versus ângulo lido.

Radiometria:

A aplicação de técnicas nucleares permite determinar a distribuição de uma série de elementos presentes nos minerais e rochas que formam a Terra.

Entre os elementos químicos presentes nesses minerais, os elementos radioativos naturais despertam interesse especial por seu valor econômico e estratégico e pela sua utilidade nos métodos geocronológicos (métodos que permitem calcular a idade  de determinada rocha ou mineral), através da razão isotópica entre os vários elementos radioativos e suas séries.

O método pode ser utilizado no mapeamento geológico, pois diferentes rochas podem ser reconhecidas por suas assinaturas radioativas, da mesma forma que também pode ser empregado na prospecção mineral direta de minerais radioativos, e indireta de sulfetos metálicos, tendo em vista a relação entre zonas mineralizadas associadas a processos de alteração hidrotermal e desequilíbrios anômalos dos elementos U, Th e K.