universidade federal da bahia “espectrorradiometria em depósito de

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

CURSO DE GEOLOGIA

Salvador 2009

NIVIA PINA DE SOUZA

“ESPECTRORRADIOMETRIA EM DEPÓSITO DE

FOSFATO MAGMATOGÊNICO: APLICAÇÃO PARA O

DEPÓSITO DE CATALÃO I - GO”

TERMO DE APROVAÇÃO

NIVIA PINA DE SOUZA



DEPÓSITO CATALÃO I - GO”

Monografia apresentada ao Curso de Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Geologia. Orientadora: MSc. Maisa Bastos Abram Co-orientadora: Profa. Dra. Débora Correia Rios

Salvador 2009

NIVIA PINA DE SOUZA

Salvador

2009



DEPÓSITO DE CATALÃO I - GO”

Monografia aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Geologia, Universidade Federal da Bahia, pela seguinte banca examinadora:

________________________________________________________________ 1º Examinadora - MSc. Maisa Bastos Abram – Orientadora CPRM – Serviço Geológico do Brasil ________________________________________________________________ 2º Examinadora – Profa. Dra. Débora Correia Rios – Co-orientadora Instituto de Geociências, UFBA ________________________________________________________________ 3º Examinador - Prof. Dr. Washington de Jesus Sant’Anna da Franca Rocha Deptº de Ciências Exatas, UEFS ________________________________________________________________ 4º Examinador - Prof. Dr. José Haroldo da Silva Sá Instituto de Geociências, UFBA

“Dedico este trabalho aos meus pais, Edvaldo e Sueli, e aos meus irmãos, Niger e Fabio,

por toda dedicação dada a mim e por me tornarem a pessoa que sou hoje.”

AGRADECIMENTOS

Acredito que, na vida, nunca se chegar a algum lugar sozinho. Então, é com

grande alegria que agradeço a algumas das pessoas que me ajudaram nesta

caminhada.

Primeiramente, agradeço a Deus que, com seu infinito amor, deu-me forças

nessa luta e por ter me dado uma família tão maravilhosa como é a família Pina e a

família Souza.

Agradeço aos meus pais, Edvaldo Carvalho de Souza e Sueli Pina de Souza,

e aos meus irmãos, Niger Pina de Souza e Fabio Pina de Souza, por todo amor,

carinho, compreensão, força e por terem me amparado nos momentos difíceis.

Agradeço ao meu querido Cleiton da Cruz dos Santos pelo amor,

companheirismo e cuidados a mim dedicado nesses quatro anos que estamos

juntos.

À minha orientadora, Maisa Bastos Abram, pela força e incentivo. Por ter

apostado e acreditado em mim. Pela pessoa maravilhosa e excelente profissional

que é. Por ser mais do que uma chefa. Ser uma amiga. Aos queridos Madalena F.

Lima e a José Domingos pela amizade. A minha co-orientadora Débora Correia

Rios, pela paciência e pelo ombro amigo. Aos amigos do coração, David Brito de

Cerqueira e Rogério Celestino de Almeida, pela ajuda no processamento das

imagens e pelo companheirismo.

Agradecimento muito especial a Cristina Burgos e Ioná Bahiense por serem

pessoas tão prestativas, pela sua amizade e pela ajuda nas descrições das lâminas.

Agradecimento ao professor Dr. Carlos Roberto de Souza Filho da UNICAMP,

por disponibilizar as imagens ASTER, pelos ensinamentos com a utilização do

espectrorradiômetro e por disponibilizar seu tempo durante minha estadia na

UNICAMP, assim como a Talita e Helena pelo auxílio a mim dispensado.

Agradecimento aos meus amigos e companheiros fiéis, Thiene Serra e

Adelino Ribeiro, que me acompanham desde o início da universidade.

Agradecimento muito carinhoso aos amigos da CPRM: João Pedreira, Juliana

Costa, Sara (Barata), Isabel Matos, Patricia Bispo, Thais Canabrava, Lindaura

Macêdo, Roberto Campêlo (muitos conselhos), Angélica Barreto, Isabel Pitanga,

Elias Bernardes, Nalva, Lula, Augusto Pedreira, Vânia Borges, Gisélia Bispo,

Bonfim, Carvalhal, Amaral, Ivanara, Neide Ângela, Denise, Torres, Rose, Dourado,

Veranilda, Cristiane, Emanuel e Cleones Pedro

Agradecimento muito carinhoso aos amigos da UFBA: Michele Cássia, Michel

Brum, Adila Costa, Fabiane (Prima), Verônica, Anderson, Substância, Dário, Coni,

Caroço, Carol, Gisele, Vanessa, Ana Fábia, Cabra, Paulinha, Rose, Amorin, Leila,

Jossi, Bigbig, Gilma, Elisa, Fernandinha, Nea, Salles, Caetano e Falcão.

Espero que todos vocês que fizeram parte desta caminhada saibam a

importância que tiveram para mim e sempre estarão no meu coração.

RESUMO

O fosfato é uma substância mineral de grande interesse econômico para o Brasil.

O interesse por este bem mineral é alto, uma vez que constitui um dos principais

componentes dos fertilizantes, e não existe substituto para o fósforo na agricultura. A

produção brasileira de fosfato não atende a demanda nacional, sendo o fosfato crítico

para a economia do país, havendo necessidade de novas descobertas para suprir esta

deficiência. As rochas fosfatadas podem ocorrer na forma de depósitos de origem

magmática, depósitos sedimentares, depósitos fosfáticos residuais zoógenos (tipo ilha),

depósitos residuais meteóricos e depósitos metamorfizados. Neste trabalho será

estudado o depósito de fosfato de Catalão I que é de origem magmática, que está

associado aos complexos alcalino-carbonatíticos mesozóicos, relacionados ao

lineamento Az 125º, localizado na borda da Bacia do Paraná na Província Alcalina do

Alto Paranaíba. O objetivo deste trabalho foi verificar a aplicabilidade de técnicas de

prospecção de fosfato magmatogênico com o uso do sensoriamento remoto. Este

trabalho final de graduação (TFG) utilizou técnicas de sensoriamento remoto, através de

estudos de espectrorradiometria para reconhecer as respostas espectrais de um

depósito já conhecido de fosfato. Para tanto, foi utilizada técnica de mapeamento

hiperespectral aplicadas a imagens multiespectrais ASTER (Advanced Spaceborne

Thermal Emission and Reflection Radiometer). Para embasar o estudo foi feita a

caracterização petrografica das amostras coletadas em campo, utilizadas na

determinação espectrorradiométrica do depósito alcalino-carbonatítico escolhido. Esta

pesquisa resultou em um mapa espectral a partir da técnica Spectral Angle Mapper

(SAM) e deverá dar suporte ao desenvolvimento de uma nova técnica de prospecção

para depósitos de fosfato magmatogênico. Na medida em que as paragêneses dos

depósitos de fosfato magmatogênico estudadas forem identificadas com o uso de

sensores remotos, novas áreas poderão ser identificadas, ampliando assim a

perspectiva para novos depósitos desta tipologia.

Palavras-chave: Sensoriamento remoto, espectrorradiometria, fosfato magmatogênico

e petrografia.

ABSTRACT

The phosphate is a mineral substance of great economic interest for Brazil. The

interest for this mineral product is high, since it constitutes the main component of

fertilizers; therefore does not exist substitute for the phosphate in agriculture. The

Brazilian production of phosphate is not enough for the national demand, being the

phosphate critical for the economy of the country, and having necessity of new

discoveries to supply this deficiency. The phosphate rocks can occur in the form of

magmatic, sedimentary, and residual zoógenic (island type), meteoric residual, and

metamorphosed deposits. In this work the phosphate Catalão I deposit will be studied. It

is of magmatic origin, associated with the Mesozoic alkaline-carbonatític complexes,

related to a NW-SE (125º) lineament, located in the edge of the Paraná river basin in the

Alto do Paranaíba Alkaline Province. The objective of this work was to verify the

applicability of prospecting techniques for magmatogenic phosphate with the use of

remote sensing. This final graduation work (TFG) used techniques of remote sensing,

through studies of spectroradiometry to recognize deposits already known of phosphate

and their spectral signatures for later use in the prospecting of phosphate rocks. For

such objective, was used technique of hiperespectral mapping applied to the ASTER

(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) multispectral

images. To support project, the characterization of the samples used in the

spectroradiometric determination of the chosen alkaline-carbonatitic deposit was made a

petrographic study of the samples collected in field. This research resulted in a spectral

map using the technique Spectral Angle Mapper (SAM) that will support the development

of a new technique of prospecting for magmatogenic phosphate deposits. As the

paragenesis of the studied magmatogenic phosphate deposits will be determined with

the use of remote sensors, new areas could be identified, thus extending the perspective

for new deposits of this type

Key-Words: Remote sensing, spectroradiometry, magmatogenic phosphate,

petrography.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS x

LISTA DE TABELAS xv

LISTA DE FOTOGRAFIAS xvi

LISTA DE ABREVIATURAS xvii

Capítulo 1 - Apresentação ........................................................................................... 18

1.1. Introdução ........................................................................................................... 18

1.2. Depósitos de Fosfato .......................................................................................... 20

1.2.1. Depósitos de Fosfato no Mundo ................................................................ 20

1.2.2. Depósitos de Fosfato no Brasil .................................................................. 23

1.3. Objetivos ............................................................................................................. 26

1.3.1 Objetivo Geral ............................................................................................. 26

1.3.2 Objetivos Específicos.................................................................................. 26

1.4. Justificativa .......................................................................................................... 26

Capítulo 2 - Referencial Teórico .................................................................................. 28

2.1. Introdução ........................................................................................................... 28

2.2. Radiação Eletromagnética (REM) ...................................................................... 29

2.3. Sensores ............................................................................................................. 31

2.4. Resolução dos Dados ......................................................................................... 33

2.5. Espectrorradiometria ........................................................................................... 34

Capítulo 3 - Materiais e Métodos ................................................................................. 36

3.1. Introdução ........................................................................................................... 36

3.2. Levantamentos Bibliográficos .............................................................................. 37

3.3. Obtenção das Amostras e Estudos Petrográficos ............................................... 37

3.4. Análises Espectrais ............................................................................................. 37

3.4.1. Medidas Espectrais ................................................................................... 37

3.4.2. Biblioteca Espectral ................................................................................... 40

3.5. Processamento Digital de Imagens (PDI) ........................................................... 41

3.5.1. Pré-processamento ................................................................................... 41

3.5.2. Processamento .......................................................................................... 41

Capítulo 4 - Geologia .................................................................................................... 43

4.1. Introdução ........................................................................................................... 43

4.2. Província Ígnea do Alto do Paranaíba ................................................................. 43

4.3. Complexo Alcalino-Carbonatítico de Catalão I .................................................... 47

4.3.1. Caracterização Petrográfica dos Tipos Litológicos do Depósito ................ 53

4.3.1.1. Carbonatitos ................................................................................... 53

4.3.1.2. Olivina Carbonato Flogopitito ......................................................... 53

4.3.1.3. Flogopita Nelsonito ........................................................................ 58

4.3.1.4. Foscorito (saprólito) ...................................................................... 58

Capítulo 5 - Resultados e Discussões ........................................................................ 61

5.1. Introdução ........................................................................................................... 61

5.2. Resultados dos Trabalhos ................................................................................... 62

5.2.1. Biblioteca Espectral ................................................................................... 62

5.2.2. Mapeamento Espectral .............................................................................. 71

Capítulo 6 - Considerações Finais .............................................................................. 77

Referências ................................................................................................................... 79

Anexos

x

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 - Mapa de localização do depósito de fosfato magmatogênico em estudo .... 19

Figura 02 - Reserva mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual

2008 do DNPM (Souza & Cardoso, 2008) ..................................................................... 21

Figura 03 - Produção mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual


Figura 04 - Distribuição espacial dos principais depósitos de fosfato no mundo

(modificado de Amaral, 1997) ........................................................................................ 23

Figura 05 - Reservas de fosfato do Brasil em 2007 (Souza & Cardoso, 2008) ............. 24

Figura 06 - Mapa com os principais depósitos e indícios de fosfato no Brasil (modificado

de Amaral, 1997) ........................................................................................................... 25

Figura 07 - Curvas espectrais de diferentes materiais, modificado de Florenzano (2007)

....................................................................................................................................... 29

Figura 08 - Interação perpendicular entre o campo elétrico e campo magnético, gerando

a propagação da onda eletromagnética (Hewitt, 2007) ................................................. 30

Figura 09 - Regiões do espectro eletromagnético segundo o comprimento de ondas,

com destaque na região do visível (Crosta & Souza Filho, 1997) .................................. 30

Figura 10 - Esquema da interação da energia eletromagnética emitida pelo sol e a

matéria, sendo captada pelo satélite (Perrotta, 2009) ................................................... 32

Figura 11 - Tipos de imagens de satélite (Perrotta, 2009) ............................................ 34

Figura 12 - Fluxograma metodológico ........................................................................... 36

Figura 13 – Exemplo de biblioteca espectral padrão do USGS .................................... 40

Figura 14 - Relação entre o espectro medido de cada pixel, para as bandas existentes,

e um dado espectro nas medidas efetuadas com técnica SAM. Os dois vetores são

ligados a origem de uma feição num espaço n-dimensional. O ângulo espectral

representa a relação entre dois vetores descritos (Crósta et al., 2003) .......................... 42

Figura 15 - Mapa de localização das províncias alcalinas na Bacia do Paraná. As rochas

representadas por círculos vazados são do Eocretáceo e as representadas por círculos

preenchidos representam rochas de Neocretáceo (com exceção da Província Serra do

Mar que é do Neocretáceo ao Eoceno). Mapa de Brod et al.(2004) adaptado de Gibson

et al. (1995) ................................................................................................................... 44

xi

Figura 16 - Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto

Paranaíba com destaque para o lineamento Az 125º e as intrusões carbonatíticas (em

vermelho), Ribeiro (2008) .............................................................................................. 45

Figura 17 - Mapa Geológico Regional (CPRM, 2004) .................................................... 46

Figura 18 – Mapa geológico do Complexo Catalão I, Ribeiro (2004) apud Brod et al.

(2004) ............................................................................................................................ 48

Figura 19 - Perfil de intemperismo de Catalão I proposto por Oliveira & Imbernon (1998)

....................................................................................................................................... 50

Figura 20 - Pontos onde foram coletadas as amostras, no fundo está a imagem ASTER

composição R6 G3 B2, da área da mina de Catalão I ................................................... 52

Figura 21 - A - Carbonatito de coloração branca a cinza clara, de textura granular média

(Amostra CB02). B - Contato entre o carbonatito e o flogopitito, mostrando os veios de

carbonatito cortando o flogopitito (Amostra CB02A). C – Fotomicrografia do carbonatito

de textura fanerítica, inequigranular, mostrando carbonato, apatita e cristal de flogopita

com a tetra-ferriflogopita nas bordas (Amostra CB02. Obj.= 10x, Nx). D –

Fotomicrografia da zona de contato entre carbonatito e o flogopitito, mostrando a

presença a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A. Obj.= 10x, Nx). E - Fotomicrografia do

cristal de flogopita com tetra-ferriflogopita nas bordas, com a clivagem da flogopita

perpendicular ao polarizador apresenta direção de menor absorção, o inverso ocorre

com a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP). F – Mesmo campo de visão

da fotografia “E” com a clivagem da flogopita paralela ao polarizador apresenta direção

de maior absorção (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP) ..................................................... 54

Figura 22 - A – Flogopitito (Amostra CB02B). B - Pórfiro de olivina serpentinizada com

amídalas preenchidas por carbonato (Amostra CB02B). C - Amostra de mão alterada de

flogopitito (Amostra CB04). D - Teste com molibidato de amônio com resultado positivo

para presença de fosfato (Amostra CB04) ..................................................................... 56

Figura 23 - Fotomicrografia: A- Mineral opaco com a forma característica da magnetita.

B - Cristal euédrico de flogopita, possivelmente primário, com borda de tetra-

ferriflogopita e pseudomorfos com óxidos na forma de “gotículas” delineando-o (Amostra

CB02B, Obj. 10x, LP). C – Cristal reliquiar de olivina com borda de reação formando

flogopita microcristalina (Amostra CB02B, Obj.=2,5x, NX). D – Cristais euédricos a

subédricos de flogopita, provavelmente primários, com tetraferriflogopita nas bordas, e

também flogopita microcristalina associada à pseudomorfos com carbonato intersticial

xii

(Amostra CB02B, Obj.=10x, LP). E - Flogopitito bastante alterado; onde se observa

óxido de ferro e flogopita (Amostra CB04, Obj. 10x, LP). F – Na mesma posição da “E”

(Amostra CB04, Obj. 10x, Nx) ....................................................................................... 57

Figura 24 - A - Flogopita Nelsonito com pórfiros de minerais opaco e flogopita (Amostra

CB02C). B - Fotomicrografia do pórfiro de tetra-ferriflogopita (Amostra CB02C, Obj. 2,5x,

LP). C – Fotomicrografia do pórfiro do mineral opaco (magnetita) na matriz de carbonato

e apatita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx). D – Fotomicrografia da matriz de carbonato e

apatita com pórfiros de flogopita e magnetita. A flogopita está alterada possivelmente

para vermiculita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx) ......................................................... 59

Figura 25 - A - Rocha bastante alterada de foscorito (saprólito) (Amostra CB07). B –

Fotomicrografia do fosfato secundário com textura pseudo-esferulítica (Amostra CB07.

Obj.=20x, LP). C – Fotomicrografia na mesma posição da “B” (Amostra CB07. Obj.=20x,

Nx). D – Fotomicrografia de massa irregular de óxido de ferro entre os grãos do fosfato

secundário (Amostra CB07. Obj.=10x, LP) .................................................................... 60

Figura 26 - Medidas espectrais da amostra CB02D: (A) comparado com o espectro da

calcita do USGS; (B) comparado com a mistura de dolomita/apatita do USGS; e (C)

Picos de absorção no comprimento de onda de 2,3331 m, a curva está reamostrada

para imagem ASTER. Todas as curvas foram geradas com remoção de contínuo e o

comprimento de onda está em unidade de m .............................................................. 63

Figura 27 - Comparação da amostra CB04 com a mistura dos espectros de goethita e

apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento

de onda está em unidade de m .................................................................................... 64

Figura 28 - Comparação da amostra CB05 com a mistura dos espectros de calcita,

olivina, flogopita e vermiculita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do

contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ......................................... 64

Figura 29 - Comparação das amostras CB06 e CB06A com os espectro de (A) calcita,

(B) mistura de goethita com apatita e (C) da amostra CB06 com a mistura de calcita com

apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento

de onda está em unidade de m .................................................................................... 65

Figura 30 - Comparação da amostra CB07 com a mistura dos espectros de goethita

com serpentina do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o

comprimento de onda está em unidade de m ............................................................... 66

xiii

Figura 31 - Comparação das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C com a mistura

dos espectros de goethita com apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção

do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ..................................... 67

Figura 32 - Curvas espectrais das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C

reamostrada para ASTER, com dois picos de absorção no comprimento de onda em

2,2635 e 2,3964m. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o


Figura 33 - Comparação da amostra MA02A com o espectro da mistura da vermiculita

com goethita. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de

onda está em unidade de m ......................................................................................... 68

Figura 34 - Comparação da amostra MA02B com o espectro de vermiculita do USGS.

As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em

unidade de m ................................................................................................................ 68

Figura 35 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03A com o espectro da

flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o


Figura 36 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03 com a mistura dos

espectros da flogopita com a calcita do USGS. As curvas foram geradas com remoção


Figura 37 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA04 com o espectro da

mistura de apatita, calcita e flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção


Figura 38 - Curvas espectrais reamostrada para ASTER da amostra MA05. As curvas

foram reamostradas para ASTER, geradas com remoção do contínuo e o comprimento

de onda está em unidade de m ................................................................................... 70

Figura 39 - Comparação entre as imagens ASTER (A) sem correção atmosférica e (B)

com correção atmosférica. A imagem está na composição R6G4B2 ............................ 72

Figura 40 - Janela da ferramenta de correção atmosférica FLAASH (Fast Line-of-sight

Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) do software ENVI 4.4 ........................... 72

Figura 41 - Comparação entre a curva espectral da amostra MA04 e o pixel da imagem

que está localizada esta amostra. A curva da amostra está reamostrada para ASTER 73

xiv

Figura 42 - Mapa espectral gerado a partir da utilização da técnica SAM, em destaque

as áreas as áreas em amarelo com resposta mais positiva para mineralização de fosfato

....................................................................................................................................... 74

Figura 43 - Área em destaque do mapa espectral. Com a utilização da técnica foi

possível mapear as minas de Catalão I e II. .................................................................. 75

Figura 44 – Comparação entre a (A) nova área prevista no mapa espectral e a (B)

mesma região no mapa geofísico de sinal analítico (Borges, 2009) mostrando uma

anomalia na mesma área do mapa A. Variações de cor do vermelho ao rosa do sinal

analítico significam zonas magneticamente anômalas .................................................. 76

xv

LISTA DE TABELAS

Tabela 01 - Reserva e Produção mundial de rocha fosfatada, dados do Sumário Anual


Tabela 02 - Comparação de alguns depósitos de fosfato no Brasil e no mundo (Brod,

2008) ............................................................................................................................. 25

Tabela 03 - Bandas do sensor ASTER (ENGESAT, 2009) ........................................... 32

Tabela 04 - Alterações do flogopitito e do foscorito de acordo com o nível no perfil de

intemperismo (Brod, 2008) ............................................................................................ 51

Tabela 05 - Lista de amostra referenciando o ponto de coleta ...................................... 52

xvi

LISTA DE FOTOGRAFIAS

Fotografia 01 - Medida espectral em uma amostra de rocha com o espectrorradiômetro

....................................................................................................................................... 35

Fotografia 02 - Espectrorradiômetro FIELDSPEC do Laboratório de Espectrometria de

Reflectância (LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP ...................................... 38

Fotografia 03 - Padrão utilizado para calibrar o espectrorradiômetro ........................... 38

Fotografia 04 - Amostras de rochas identificadas ......................................................... 39

Fotografia 05 - Curva espectral gerada pelo espectrorradiômetro. No eixo das

abscissas são representados os valores de comprimento de ondas e no eixo das

ordenadas são representados os valores de reflectância. ............................................. 40

Fotografia 06 - Foscorito cortado por veios de carbonatitos. Autoria: Maisa Abram ..... 47

Fotografia 07 - Vista da mina a céu aberto de Catalão I. Autoria: Maisa Abram .......... 48

Fotografia 08 - Manto de intemperismo da mina de Catalão I. Autoria: Maisa Abram .. 50

xvii

LISTA DE ABREVIATURAS

ap – apatita

cb – carbonato

fl – flogopita

fs – fosfato secundário

LP – luz plana

Nx – nicóis cruzados

ol - olivina

op – mineral opaco

ox. fe – óxido de ferro

tf – tetra –ferriflogopita

18

Capitulo 1

Apresentação

1.1 Introdução

O fósforo é um elemento muito ativo, por isso ele não é encontrado livre na

natureza, ocorrendo principalmente na forma de sais, denominado de fosfatos. A

principal aplicação do fosfato é na agricultura, como fertilizante e apenas os minerais

da série da apatita são atualmente aproveitados como fonte deste bem mineral

(Lapido-Loureiro et al., 2005).

O tema sobre os depósitos de fosfato foi escolhido pela importância dele para

a sociedade, já que o fósforo é o principal componente dos fertilizantes e o valor

desta commodity afeta diretamente o preço dos alimentos. O teor médio de fósforo

na crosta terrestre é de 0,23% (Amaral, 1997), sendo este o duodécimo elemento

químico mais abundante na crosta (Gatiboni et al., 2009). O fósforo (P) juntamente

com o nitrogênio (N) e o potássio (K) são imprescindíveis para o desenvolvimento

das plantas, permitindo assim, uma melhor produtividade da plantação.

Os depósitos de rochas fosfatadas podem ocorrer das seguintes formas: (i)

depósitos de origem magmática; (ii) depósitos de origem sedimentar; (iii) depósitos

fosfáticos residuais zoógenos (tipo ilha); (iv) residuais meteóricos e (v) depósitos

metamorfizados.

Este trabalho de monografia final de curso resulta de um projeto maior, a nível

nacional, da CPRM – Serviço Geológico do Brasil, intitulado “Projeto Fosfato do

Brasil”, que visa a ampliação das reservas brasileiras de fosfato, através da

avaliação do potencial brasileiro para novos depósitos. A proposta deste trabalho é

19

testar técnicas de sensoriamento remoto para prospecção, com estudos de

espectrorradiometria, em depósito de fosfato de origem magmatogênica.

O depósito de fosfato escolhido para este estudo é o de Catalão I (Figura 01),

que é de origem magmática e está associado a um complexo alcalino-carbonatítico

Cretáceo, com enriquecimento residual de fosfato e espesso manto de intemperismo

associado.

Figura 01 - Mapa de localização do depósito de fosfato magmatogênico em estudo.

A técnica de sensoriamento remoto utilizada foi o mapeamento hiperspectral

aplicado a imagens multiespectrais ASTER (Advanced Spaceborne Thermal

Emission and Reflection Radiometer).

O trabalho envolveu: (i) a coleta de amostras de solo e rocha; (ii) estudo

petrográfico das amostras de rocha do complexo alcalino-carbonatítico de Catalão I;

20

(iii) elaboração de uma biblioteca espectral de referência; (iv) processamento de

imagens ASTER; e (v) mapeamento espectral com utilização da técnica Spectral

Angle Mapper (SAM). Este estudo permitiu o mapeamento espectral de associações

mineralógicas das rochas alcalino-carbonatíticas, das mineralizações de fosfato e do

manto de intemperismo associados, através de uma resposta espectrorradiométrica

característica. Com a aplicação deste método foi possível rastrear áreas propícias,

com assinatura similar de Catalão I, para pesquisa de depósitos de rochas

fosfatadas de origem magmática.

1.2 Depósitos de Fosfato

1.2.1 Depósitos de Fosfato no Mundo

As maiores reservas de fosfato no mundo estão em Marrocos e Oeste do

Saara, seguido da China e dos Estados Unidos (Figura 02). A China é o maior

produtor do fosfato (Figura 03), com 35.000Mt de produção de fosfato em 2007. O

Brasil é o sexto maior produtor mundial de rocha fosfatada (Tabela 01), com a

produção de 6.185 Mt (2.189 Mt em P2O5) e reservas de 319.156 Mt (Souza &

Cardoso, 2008). Os depósitos de origem magmática são responsáveis por 10 a 20%

da produção mundial nos últimos dez anos.

Os magmas alcalino-carbonatíticos, assim como outros tipos de magma,

estão sujeitos aos processos magmáticos de diferenciação, podendo, durante a sua

evolução petrogenética, sofrerem: cristalização fracionada, imiscibilidade de líquidos,

mistura de magmas, desgaseificação e/ou assimilação magmática (Wooley &

Church, 2005). Estes processos são de extrema importância na geração de

depósitos de fosfato (Wall & Zaisov, 2004). Processos de cristalização fracionada e

imiscibilidade de líquidos, respondem por boa parte dos depósitos de fosfato

conhecidos, favorecendo a sua concentração. Já os processos de mistura de

magmas, normalmente têm efeito de diluição, agindo no sentido contrário ao da

formação de depósitos minerais. Os processos de assimilação crustal são mais

dificilmente detectáveis e, aparentemente, possuem uma ação menos significativa

na geração de depósitos de fosfato. Já a desgaseificação e o metassomatismo, vão

ser agentes importantes na formação de depósitos minerais de ETR, barita e fluorita.

21

No caso da cristalização fracionada, magmas alcalinos silicáticos ricos em

CO2 podem produzir cumulados ultramáficos e máficos (como dunito, piroxenitos

alcalinos, bebedouritos, ijolitos) com resíduos ricos em carbonato e magmas

carbonatíticos e foscoríticos podem produzir cumulados ricos em olivina, magnetita,

apatita, e cumulados de flotação de carbonato. Neste processo a apatita mais densa

que o líquido vai precipitar e formar camadas cumuláticas associadas com outros

minerais como piroxênio, flogopita, perovskita e magnetita. É importante ressaltar

que a apatita é um mineral que cristaliza desde antes da olivina até o último instante

da câmara magmática e a sua cristalização vai depender do momento da saturação

em P. Como exemplos deste processo são citados os: (i) depósitos de fosfato de

Kibina, que é formado por um nível apatítico, cristalizado acima de uma camada de

ijolito (nefelina+olivina) e (ii) o depósito visitado de Tapira, durante o campo do

Projeto Fosfato do Brasil.

No caso da imiscibilidade de líquidos, ocorre a separação de dois líquidos: um

magma silicático, composicionalmente caracterizado por Nb, Ta, Al,Ti e SiO2, e um

magma carbonatítico, caracterizado pela presença de Ca, Ba, Sr, Mg, Na e K. O

magma carbonatítico, por sua vez, pode também se separar num líquido

carbonatítico, enriquecido em Ca, Ba, Sr, ETR, Y, e em outro fosfático, enriquecido

em P, Nb, Na, Al, K, Si, Ti, Fe, Mg, Mn, Sc, V, Zn, Ga, Zr, Ta e Th. Por estes

processos magmas carbonatíticos e foscoríticos anomalamente enriquecidos em P,

Nb, ETR podem ser gerados (Solovova et al., 2005). Estes são os casos em que

ocorrem os maiores potenciais para mineralizações de fosfato (apesar de existirem

exceções, como o depósito de Kibina). O depósito de Catalão I é um exemplo de

processo de imiscibilidade de líquidos.

Figura 02 - Reserva mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual 2008 do DNPM

(Souza & Cardoso, 2008).

22

Figura 03 - Produção mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual 2008 do DNPM

(Souza & Cardoso, 2008).

Tabela 01 - Reserva e Produção mundial de rocha fosfatada, dados do Sumário Anual 2008 do

DNPM (Souza & Cardoso, 2008).

Discriminação Produção (103t) Reservas (10

3t P2O5)

Países 2007 2006 2007 China 35.000 30.700 13.000.000 Estados Unidos 29.700 30.100 3.400.000 Marrocos e Oeste do Saara 28.000 27.000 21.000.000 Rússia 11.000 11.000 1.000.000 Tunísia 7.700 8.000 600.000 Brasil 6.185 5.932 319.156 Jordânia 5.700 5.870 1.700.000 Síria 3.800 3.850 800.000 Israel 3.000 2.950 800.000 África do Sul 2.700 2.600 2.500.000 Egito 2.300 2.200 760.000 Outros Países 12.500 12.190 3.820.000 Total 147.585 142.392 49.697.180

23

A figura 04 apresenta a distribuição espacial dos principais depósitos de

fosfato no mundo.

Figura 04 - Distribuição espacial dos principais depósitos de fosfato no mundo (modificado de

Amaral, 1997).

1.2.2 Depósitos de Fosfato no Brasil

As reservas de fosfato do Brasil estão principalmente concentradas nos

estados de Minas Gerais, Goiás e São Paulo (Figura 05). Contudo, apesar da

produção de rocha fosfatada ter crescido 5,1 % de 2007 para 2008 o país ainda não

produz o necessário para suprir a sua demanda.

Cerca de 80% da produção nacional de fosfato está relacionada a exploração

de depósitos magmatogênicos, associados a corpos alcalino-carbonatíticos, com

destaque para os depósitos do Mesozóico (Cretáceo) distribuídos ao longo do

lineamento Az 125° e relacionados ao impacto das plumas mantélicas de Trindade e

Tristão da Cunha (Bizzi & Vidotti, 2003).

Depósitos Magmáticos

Depósitos Sedimentares

Depósitos Tipo Ilha

Depósitos Meteóricos

Depósitos Metamórficos

24

Figura 05 - Reservas de fosfato do Brasil em 2007 (Souza & Cardoso, 2008).

A figura 06 apresenta os principais depósitos e indícios de fosfato

magmatogênicos do Brasil. Os depósitos de Catalão I (Goiás), Araxá (Minas Gerais),

Tapira (Minas Gerais) e Jacupiranga (São Paulo), são os principais depósitos

magmáticos em explotação no Brasil e correspondem pela maior parte da produção

nacional de fosfato. Ressalta-se que os depósitos citados acima são de idade

Mesozóica e posicionam-se no ranking mundial juntamente com os principais

depósitos do mundo (Tabela 02).

25

Figura 06 - Mapa com os principais depósitos e indícios de fosfato no Brasil (modificado de Amaral,

1997).

Tabela 02 - Comparação de alguns depósitos de fosfato no Brasil e no mundo (Brod, 2008).

Localização Tamanho (Mt) Teor (%) P2O5 contido (Mt)

(Mt(Mt(Mt) Khibina Península de Kola 4000 15 600

Tapira Alto Paranaíba 987 7 69

Kovdor Península de Kola 700 7 49

Catalão I Alto Paranaíba 600 10 60

Palabora África do Sul 600 7 42

Araxá Alto Paranaíba 560 15 84

Siilinjarvi Finlândia ? 4 19

Sukulu Uganda 230 13 30

Jacupiranga São Paulo 90 6 5

26

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo Geral

O objetivo maior deste trabalho é a realização de estudos

espectrorradiométricos em depósitos de fosfato de origem magmática, no intuito de

verificar a aplicabilidade da técnica de mapeamento espectral para identificação e

delimitação desta tipologia de depósito de fosfato. Para isso utilizou-se técnicas de

mapeamento hiperespectral associado a imagem multiespectral, através do

processamento de imagens ASTER.

1.3.2 Objetivos Específicos

O trabalho tem como objetivos específicos:

(i) Obter dados espectrais que permitam elaborar uma biblioteca espectral

para o depósito de Catalão I.

(ii) Avaliar as paragêneses minerais associadas ao complexo alcalino-

carbonatítico de Catalão I e ao manto de intemperismo associado.

(iii) Realizar o mapeamento espectral das associações mineralógicas

definidas para Catalão I, através da aplicação da biblioteca espectral.

1.4 Justificativa

Apesar do Brasil ser considerado um dos maiores produtores mundiais de

alimentos, a população do Brasil, hoje com aproximadamente 200 milhões de

habitantes (IBGE, 2007), vem crescendo rapidamente. Com isso, se faz necessário

aumentar a produção de alimentos buscando maior produtividade das lavouras.

Sabendo-se que o fosfato é o principal componente dos fertilizantes e o elemento

fósforo não tem substituto na agricultura, a justificativa desta pesquisa é o auxilio

nos estudos para diminuir esta dependência, já que a atual produção de fosfato não

atende a demanda interna, justificando assim o interesse no fosfato.

27

A espectrorradiometria utilizando imagens multiespectrais ASTER já vem

sendo utilizada como uma ferramenta no auxílio da prospecção mineral. No entanto,

estudos espectrorradiométricos visando a caracterização de depósitos de fosfato

magmatogênico ainda não foram realizados. Este trabalho final de graduação vem

testar esta técnica no depósito de rochas fosfatadas de Catalão I, de origem

magmatogênica.

28

Capitulo 2

Referencial Teórico

2.1 – Introdução

Segundo Novo (1989) o sensoriamento remoto é a tecnologia que permite

através da utilização de sensores, a aquisição de informações sobre objetos ou

fenômenos sem haver contato direto entre eles. Esses sensores captam a energia

proveniente do objeto, convertem em sinal passível de ser utilizado como

informações. Essas informações podem ter a forma de gráficos, tabelas ou imagens

(Florenzano, 2007). Os sensores estão acoplados aos satélites que ficam na orbita

do planeta Terra.

A energia captada pelos sensores remotos é a radiação eletromagnética.

Todo corpo na superfície terrestre pode emitir, refletir, absorver ou transmitir essa

energia, isso é feito em um comprimento de onda específico. Sendo assim cada

objeto na superfície terrestre tem uma assinatura espectral, o que permite a sua

identificação. A resposta dessa energia é dada sob a forma de energia refletida ou

absorvida e pode ser representada sob a forma de curva, onde é possível identificar

os comprimentos de onda que caracterizam as zonas de absorção ou reflexão dos

diferentes materiais, tais como: vegetação, solo, água, rochas e espécies minerais

(Figura 07).

O estudo dessas assinaturas espectrais é complicado pelo fato das rochas e

dos solos serem compostos por uma mistura de minerais. Outros fatores são: a

interferência da atmosfera nos dados espectrais e a resolução espacial das

imagens, ou seja, o quanto se enxerga na imagem.

29

Figura 07 - Curvas espectrais de diferentes materiais, modificado de Florenzano (2007).

2.2 – Radiação Eletromagnética (REM)

Todo objeto que esteja a uma temperatura acima de 0°K absorve ou emite

radiação eletromagnética (Novo, 1989). A principal fonte de energia eletromagnética

é o sol.

A radiação eletromagnética se propaga através de ondas eletromagnéticas,

que são formadas a partir da interação do campo magnético e campo elétrico

(Hewitt, 2002). Esses campos são perpendiculares entre si (Figura 08) e se

regeneram mantendo-se em equilíbrio enquanto transportam a energia através do

espaço (Hewitt, op. cit.). Essas ondas eletromagnéticas quando classificadas

baseada na freqüência, que representa a quantidade de vezes que a onda se repete

por unidade de tempo, gerada uma feição chamada de espectro eletromagnético

(Figura 09), podem também ser classificadas segundo o comprimento de onda que é

inversamente proporcional a frequência.

Os sensores óticos captam a faixa do espectro eletromagnético na faixa do

VIS (visível - que vai do comprimento de onda 0,38 a 0,78 µm), do NIR

(infravermelho próximo - de 0,78 a 1,5 µm), do SWIR (infravermelho de ondas curtas

- de 1,5 a 3,0 µm), do MWIR (infravermelho médio - de 3,0 a 5,0 µm) e do TIR

(infravermelho termal de 5,0 a 14,0 µm).

30

Figura 08 – Interação perpendicular entre o campo elétrico e campo magnético, gerando a

propagação da onda eletromagnética (Hewitt, 2007).

Figura 09 - Regiões do espectro eletromagnético segundo o comprimento de ondas, com destaque

na região do visível (Crosta & Souza Filho, 1997).

Os trabalhos desenvolvidos tiveram como foco a faixa do espectro dos

principais materiais geológicos com destaque para os comprimentos de onda do

SWIR.

31

2.3 – Sensores

Os sensores podem ser classificados em relação a fonte de energia, podendo

ser ativos ou passivos. Os ativos são os que geram sua própria energia, medem a

energia da região do espectro das microondas e dão características físicas dos

materiais sobre a superfície, exemplos: JERS (Japanese Earth Resources Satellite),

RADAM (Radar na Amazônia), RADARSAT, SAREX (Shuttle Amateur Radio

Experiment). Os passivos não geram sua própria energia, precisando de uma fonte

de energia externa, medem a energia do espectro do visível ao termal, dando

informações sobre a composição química dos materiais. Outra classificação é em

relação ao produto gerado por eles, podem ser imageadores e não-imageadores. Os

imageadores geram o produto em forma de imagens, exemplos: ASTER, MSS,

SPOT, TM. Os não-imageadores geram o produto em forma de gráficos e dados

digitais diversos, exemplos: espectrorradiômetros e radiômetros (Perrotta, 2009).

Neste estudo estamos trabalhando com sensor ASTER e

espectrorradiômetros. O sensor ASTER é um sensor ótico passivo que está

acoplado ao satélite TERRA. Os sensores óticos passivos captam a energia

(radiação eletromagnética) refletida pela interação da matéria da superfície terrestre

com a luz emitida pelo sol (Figura 10). A captação da energia eletromagnética dos

objetos na superfície terrestre sofre influência da atmosfera, que interfere na sua

captação, por causa de sua composição gasosa e de partículas em suspensão o

que ocasiona o espalhamento dessa energia. Para corrigir essa interferência é feito

à correção atmosférica nas imagens de satélite.

O sensor ASTER capta 14 (quatorze) bandas (Tabela 03) na região do

espectro eletromagnético do visível/infravermelho próximo (VNIR), infravermelho de

ondas curtas (SWIR) e infravermelho termal (TIR). Bandas são canais que o sensor

capta com comprimentos de ondas específicos.

32

Figura 10 - Esquema da interação da energia eletromagnética emitida pelo sol e a matéria, sendo

captada pelo satélite (Perrotta, 2009).

Tabela 03 – Bandas do sensor ASTER (ENGESAT, 2009).

Bandas do sensor

ASTER

(ENGESAT,

2009)Banda

ASTER

Comprimento de Onda (µm) Espectro Resolução

Espacial (m)

1 0.52 - 0.60 VNIR 15

2 0.63 - 0.69 VNIR 15

3N 0.76 - 0.86 VNIR 15

3B 0.76 - 0.86 VNIR 15

4 1.600 - 1.700 SWIR 30

5 2.145 - 2.185 SWIR 30

6 2.185 - 2.225 SWIR 30

7 2.235 - 2.285 SWIR 30

8 2.295 - 2.365 SWIR 30

9 2.360 - 2.430 SWIR 30

10 8.125 - 8.475 TIR 90

11 8.475 - 8.825 TIR 90

12 8.925 - 9.275 TIR 90

13 10.25 - 10.95 TIR 90

14 10.95 - 11.65 TIR 90

33

2.4 – Resolução dos Dados

As imagens digitais são constituídas por pixels. Se pensarmos numa imagem

como um grid com colunas e linhas, o pixel seria a menor cela deste grid. Cada uma

desta cela possui um nível de cinza ou número digital (DN), ou ainda radiância, que

é a intensidade média da energia eletromagnética (refletida ou emitida) por unidade

de área representada num pixel. Sendo assim, o pixel registra a intensidade da

energia eletromagnética da mistura dos objetos que estão na área da superfície

representada por ele.

A resolução de uma imagem no sensoriamento remoto é dividida em três

parâmetros: espacial, espectral e radiométrico (Crósta, 1992). A resolução espacial

como já foi citado anteriormente é o quanto se pode enxergar na imagem. Esta

resolução é definida pelo IFOV, que é o campo instantâneo de visada, ou seja, é o

tamanho da área na superfície que representada por um pixel (Tabela 03), quanto

menor essa área representada por um pixel maior a resolução da imagem. A

resolução espectral é a quantidade de bandas que um sensor capta e a largura de

comprimento de onda coberto por cada banda, quanto mais banda tiver o sensor e

menor for a largura do comprimento de onda, maior será a resolução da imagem. A

resolução radiométrica é a quantidade número de níveis digitais, quanto maior

números de níveis digitais, maior a resolução.

As imagens de satélite podem ser: (i) pancromáticas, são as que possuem um

longo comprimento de onda; (ii) multiespectral, são as que possuem vários

comprimentos de ondas; e (iii) hiperespectral possuem centenas de comprimentos

de ondas estreitos (Figura 11).

As imagens do sensor ASTER são multiespectrais, essas imagens têm

limitações no desenvolvimento de trabalhos dos materiais em estudo. Essas

limitações são devido a resolução espectral, pois possui 14 bandas e suas faixas

não são estreitas. As imagens hiperspectrais têm centenas de bandas estreitas com

uma cobertura de espectro eletromagnético quase contínuo e respondem melhor ao

mapeamento com base em espectrorradiometria.

34

Figura 11 - Tipos de imagens de satélite (Perrotta, 2009).

2.5 – Espectrorradiometria

As medidas espectrais são obtidas com um aparelho chamado

espectrorradiômetro. Este aparelho mede a reflectância dos materiais, que é a razão

entre a energia refletida e a energia incidente. O espectrorradiômetro de laboratório,

utilizado neste estudo, constitui um aparelho com um feixe que incide uma energia

em forma de luz sobre a rocha e outro aparelho que capta a intensidade da energia

refletida pela amostra (Fotografia 01). A energia refletida pela amostra é processada

pelo computador e a resposta é dada em curvas de reflectância em relação ao

comprimento de onda.

Neste trabalho as medidas foram realizadas no espectrorradiômetro modelo

FIELDSPEC, gentilmente cedido pelo laboratório de Espectrorradiometria da

UNICAMP, pelo professor Carlos Roberto de Souza Filho.

35

Fotografia 01 - Medida espectral em uma amostra de rocha com o espectrorradiômetro.

36

Capitulo 3

Materiais e Métodos

3.1 Introdução

Visando alcançar os objetivos propostos no trabalho foram seguidas várias

etapas: (i) levantamento bibliográfico sobre o tema do trabalho; (ii) análise

petrográfica; (iii) análise espectral com a finalidade de gerar uma biblioteca

espectral; e (iv) processamento digital de imagens (PDI).

A figura 12 apresenta o fluxograma destas etapas diversas. Nas análises

espectrais e processamento digital das imagens (PDI) foram empregados os

métodos de Ducart et al. (2005) e Crósta et al. (2003).

Figura 12 - Fluxograma metodológico

37

3.2 Levantamentos Bibliográficos

Depois da definição do tema do TFG esta foi a primeira etapa. Foram

realizados levantamentos bibliográficos publicações de livros, teses e artigos

relacionados aos depósitos de fosfato e ao estudo da espectrorradiometria.

3.3 Obtenção das Amostras e Estudos Petrográficos

As amostras utilizadas para confecção das lâminas foram coletadas durante o

campo do Projeto Fosfato do Brasil. No total foram coletadas 20 amostras do

depósito de Catalão I, em 16 dessas amostras foram feitas medidas

espectrorradiométricas e em 06 delas foram confeccionadas lâminas delgadas.

As lâminas foram confeccionadas pela CPRM- Serviço Geológico do Brasil.

Essas lâminas foram descritas para caracterização litológica, textural, mineralógica e

modal do depósito estudado. As fichas de observações petrográficas estão em

anexo.

3.4 Análises Espectrais

3.4.1 Medidas Espectrais

Nesta fase foram realizadas medidas espectrorradiométricas em laboratório,

das 16 amostras coletadas no campo do Projeto Fosfato do Brasil, cedidas para este

estudo.

As análises espectrais foram realizadas no Laboratório de Espectrometria de

Reflectância (LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP pela própria graduanda

Nivia Pina de Souza, utilizando o espectrômetro FIELDSPEC (Fotografia 02). O

primeiro passo foi calibrar o equipamento, o que foi feito com um padrão (disco

branco) para medir a máxima reflectância (Fotografia 03). As amostras foram

separadas e identificadas sobre a mesa (Fotografia 04).

38

Fotografia 02 - Espectrorradiômetro FIELDSPEC do Laboratório de Espectrometria de Reflectância

(LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP.

Fotografia 03 - Padrão utilizado para calibrar o espectrorradiômetro.

39

Fotografia 04 - Amostras de rochas identificadas.

Com o aparelho devidamente calibrado, iniciaram-se as medidas nas

amostras. Essas medidas foram obtidas da seguinte forma: o aparelho de fonte de

energia emite uma luz branca sobre a rocha e o aparelho de sensor de captura de

energia capta a intensidade de luz refletida pela rocha, esses dados foram

processados pelo computador convertendo em curvas espectrais (Fotografia 05) de

cada amostra. Foram realizadas 85 medidas espectrais em 15 amostras de rocha

(frescas e alteradas) e 01 amostra de solo. Utilizando o software ASD ViewSpec é

feita a remoção do contínuo que normaliza espectros de reflectância em 1,0 das

medidas obtidas no laboratório. Foram realizadas em média 5 medidas por

amostras.

40

Fotografia 05 - Curva espectral gerada pelo espectrorradiômetro. No eixo das abscissas são

representados os valores de comprimento de ondas e no eixo das ordenadas são representados os

valores de reflectância.

3.4.2 Biblioteca Espectral

A montagem da biblioteca espectral foi feita no software ENVI 4.4. Onde

foram comparadas as bibliotecas das curvas espectrais obtidas em laboratórios com

a biblioteca existente (padrão) do USGS - United States Geological Survey (Figura

13).

Figura 13 – Exemplo de biblioteca espectral padrão do USGS.

41

A biblioteca espectral foi analisada para se ter um entendimento das

paragêneses das rochas analisadas e os picos de absorção característicos.

3.5 Processamento Digital de Imagens (PDI)

Para se trabalhar com imagem de satélite ASTER foi necessário um

tratamento nelas antes do início dos trabalhos propriamente dito. Por isso essa

etapa foi divida em duas partes: pré-processamento e processamento.

A cena da imagem ASTER utilizada para a realização da modelagem foi a

AST_L1B_00304182002133415_20090812153338_4836 da NASA (National

Aeronautics and Space Administration), cedida para este trabalho pelo professor

Carlos Roberto de Souza Filho.

3.5.1 Pré-processamento

Na fase de pré-processamento foram feitas correções de cross-talk e

atmosférica. A correção de cross-talk é utilizada para reduzir o efeito nas bandas do

SWIR causado pela dispersão da incidência da luz no detector da banda 4, esta

correção foi realizada com o software CrossTalk3. A correção atmosférica (FLAASH

- Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) é necessária para

eliminar a interferência da atmosfera na imagem, pois quando a luz é refletida pelos

objetos na superfície terrestre sofre um espalhamento devido aos gases da

atmosfera e as partículas em suspensão. Esse espalhamento compromete os

resultados da imagem.

3.5.2 Processamento

Na fase de processamentos foram feitos tratamentos nas imagens para

rastrear os pixels com as mesmas respostas espectrais das medidas obtidas em

laboratório. A técnica utilizada para o rastreamento do pixel de interesse é a SAM -

Spectral Angle Mapper (Kruse et al., 1993). Esta técnica envolve aplicação de um

algoritimo que mede a similaridade entre o pixel e um ou mais espectros de

referência (Figura 14), através do calculo dos ângulos entre eles (Crósta et al.,

2003). A técnica é utilizada no software ENVI.

42

Figura 14 - Relação entre o espectro medido de cada pixel, para as bandas existentes, e um

dado espectro nas medidas efetuadas com técnica SAM. Os dois vetores são ligados a origem de

uma feição num espaço n-dimensional. O ângulo espectral representa a relação entre dois vetores

descritos (Crósta et al., 2003).

43

Capitulo 4

Geologia


O complexo de Catalão I foi descoberto por Hussak, em 1894, mas estudos

no corpo só foram iniciados em 1966 pelo DNPM com o “Projeto Nióbio, Fosfato e

Titânio”, visando uma avaliação preliminar da potencialidade mineral dos corpos

ultramáfico-alcalinos da região do Alto do Paranaíba (Carvalho & Bressan, 1997). A

primeira emprese a explorar a mina de fosfato em Catalão I foi a Fosfato de Goiás

S/A – FOSFAGO, atualmente a mina está sendo explorada pela FOSFERTIL, com

uma reserva lavrável em torno de 195 milhões de toneladas com teor médio de 9%

de P2O5 apatítico (FOSFERTIL, 2009).

O complexo alcalino-carbonatítico de Catalão I, está localizado na Província

Alcalina do Alto do Paranaíba. Este complexo constitui uma estrutura dômica,

composta por rochas ultramáfica serpentinizadas e flogopitizadas cortadas por veios

de carbonatitos de várias dimensões.

4.2 – Província Ígnea do Alto do Paranaíba

Várias Províncias Alcalinas circundam a Bacia do Paraná e estão associadas

a uma intensa atividade magmática que ocorreu na porção central a sul do Brasil e

no leste do Paraguai. A formação dos basaltos de platô da Formação Serra Geral da

Bacia do Paraná e das Províncias Alcalinas vizinhas é atribuída por diversos

autores, à influência térmica ou química de plumas mantélicas de Trindade e Tristão

da Cunha (Bizzi & Vidotti, 2003).

44

As Províncias Alcalinas de Goiás, de Poxoréu e do Alto do Paranaíba ocorrem

na porção norte da Bacia do Paraná e são do Neocretáceo (Figura 15). Já as

províncias a leste e oeste da Bacia do Paraná, incluindo as Províncias Alcalinas

Paraguai Oriental, Serra do Mar e Ponta Grossa, possuem idade variada, sendo em

sua maior parte do Eocretáceo (Brod et al., 2004).

O complexo alcalino estudado situa-se na Província Alcalina do Alto

Paranaíba. A classificação de Província Alcalina do Alto Paranaíba foi dada por

Gibson et al. (1995) para uma associação de rochas kamafugíticas, kimberlíticas e

carbonatíticas, situada entre os limites dos Estados de Goiás e Minas Gerais.

Nesta Província ocorrem intrusões ultramáficas-carbonatíticas de dimensões

relativamente grandes (até 65km2). Nela estão inseridos os complexos de Catalão I

e II, no sul de Goiás, Serra Negra, Salitre I, II e III, Araxá e Tapira, no oeste de Minas

Gerais. Estes complexos estão encaixados em rochas metamórficas

neoproterozóicas dos domínios interno e externo da Faixa Brasília.

Figura 15 - Mapa de localização das províncias alcalinas na Bacia do Paraná. As rochas

representadas por círculos vazados são do Eocretáceo e as representadas por círculos preenchidos

representam rochas de Neocretáceo (com exceção da Província Serra do Mar que é do Neocretáceo

ao Eoceno). Mapa de Brod et al.(2004) adaptado de Gibson et al. (1995).

45

A estrutura dômica do complexo tem cerca de 5,2 km2. A colocação deste

complexo, como também dos complexos de Tapira, Araxá, Serra Negra e Salitre é

controlada pelo lineamento Az 125° (Figura 16). O magmatismo alcalino gerado na

Província do Alto Paranaíba é de afinidade kamafugítica (Brod et al. 2004) e alguns

autores que estudaram a área defendem que esse magmatismo está relacionado

com o impacto da pluma de Trindade (Gibson et al., 1997; Thompson et al., 1998;

Brod et al., 2004).

Em todos estes complexos o intemperismo tropical teve uma forte atuação.

Este processo, juntamente com padrões de drenagem centrípeta a partir de

encaixantes mais resistentes, permitiu o desenvolvimento de uma cobertura de solo

muito espessa (Mariano & Marchetto, 1991).

Figura 16 - Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto Paranaíba com

destaque para o lineamento Az 125º e as intrusões carbonatíticas (em vermelho), Ribeiro (2008).

46

A figura 17 apresenta os complexos Alcalino-carbonatíticos de Catalão I e II

encaixados no Grupo Araxá.

Figura 17 - Mapa Geológico Regional (CPRM, 2004).

47

4.3 - Complexo Alcalino-Carbonatítico de Catalão I

O complexo de Catalão I é uma estrutura dômica com cerca de 5,2km2 de

diâmetro, composta por dunito, clinopiroxenito, bebedourito, carbonatito, foscorito

(Fotografia 06) e flogopititos metassomáticos (Brod et al., 2004). Os carbonatitos

localizam-se na porção mais central do corpo e os foscoritos e flogopititos nas

porções mais externas (Figura 18). No corpo os flogopititos se localizam na borda e

os foscoritos e carbonatitos são mais centrais. Segundo Brod et al. (2004) a

predominância do flogopititos comprova o intenso metassomatismo que afetou as

rochas ultramáficas primárias. Neste complexo ocorrem depósitos de fosfato, titânio,

nióbio, ETR e vermiculita, mas atualmente o depósito é minerado em fosfato e

nióbio. A explotação do fosfato é feita a céu aberto (Fotografia 07), tendo como foco

o minério intemperizado.

Fotografia 06 - Foscorito cortado por veios de carbonatitos. Autoria: Maisa Abram.

48

Figura 18 – Mapa geológico do Complexo Catalão I, Ribeiro (2004) apud Brod et. al. (2004).

Fotografia 07- Vista da mina a céu aberto de Catalão I. Autoria: Maisa Abram.

49

Segundo Ribeiro (2008) a evolução magmática ocorreu em três fases. A

primeira fase originou a série bebedourítica, onde a imiscibilidade de um magma

primitivo silico carbonatado gerou um líquido silicático, que por processos de

diferenciação formou os dunitos, piroxenitos e veios carbonáticos. Na segunda fase

da evolução ocorreu outro processo de imiscibilidade, agora líquido carbonatítico,

que se repartiu em dois líquidos, foscorítico e carbonatítico, onde o foscorito

inicialmente é rico em olivina e evoluiu formando cumulados de apatita. Na terceira

fase ouve divisão do membro carbonatítico num segundo sub-trajeto foscorítico e

outro carbonatítico. O segundo foscorito não tem olivina, mas é rico em pirocloro e

magnetita. Ainda segundo o mesmo autor (op. cit.) o protólito da mineralização de

fosfato foram os piroxenitos tardios da série bebedourítica e os foscoritos da série

foscoritica.

As rochas do complexo de Catalão I sofreram um intenso processo de

intemperismo principalmente a partir do Terciário (Carvalho & Bressan, 1997),

ocasionando um espesso manto de alteração (Fotografia 08). O perfil de

intemperismo foi redefinido por Oliveira & Imbernon (1998) em cinco níveis:

capeamento, saprólito aloterítico, saprólito isalterítico, rocha alterada e rocha fresca

(Figura 19). Cada nível desse perfil apresenta minerais característicos, podendo-se

diferenciar perfis de alteração associados aos foscoritos e perfis associados aos

flogopititos. A tabela 04 mostra os minerais que constituem cada nível, proveniente

das rochas de flogopititos e foscorito.

O desenvolvimento do manto de intemperismo é de extrema importância para

a concentração econômica de fósforo, titânio, TR, nióbio e vermiculita. A apatita

normalmente é um resistato e concentra-se residualmente com o intemperismo. Na

mina de Catalão, o fator de enriquecimento em P2O5, em relação ao minério

primário, chega a até 4 vezes na zona oxidada. Entretanto, quando o grau de

intemperismo é elevado, a apatita é solubilizada, sendo possível a formação de

fosfatos secundários, como por exemplo, os da série crandalita – goyazita –

gorceixita. Estes fosfatos secundários, não são lavrados na mina, sendo

considerados como zona de estéril. Existe uma relação interessante que é a razão

CaO/P2O5 que deve ser em torno de 1,3, na zona em que o P2O5 existe sob a forma

de apatita. Quando esta relação varia de 0,8 a 1,6 é considerada como uma relação

favorável para lavra, normalmente presente na zona do oxidado. Abaixo de 0,8 estão

50

presentes os fosfatos secundários (zonas mais lavada) e acima de 1,6, ocorre a

rocha pouco alterada (zona menos enriquecida residualmente).

Fotografia 08 - Manto de intemperismo da mina de Catalão I. Autoria: Maisa Abram.

Figura 19 - Perfil de intemperismo de Catalão I proposto por Oliveira & Imbernon (1998).

51

Tabela 04 - Alterações do flogopitito e do foscorito de acordo com o nível no perfil de intemperismo

(Brod, 2008).

Posição no perfil Foscorito Flogopitito

Capeamento (estéril) Gibbsita, goethita, caolinita, quartzo Gibbsita, goethita, caolinita,

quartzo

Saprólito aloterítico

(estéril)

Fosfato secundário, argilas,

goethita, anatásio

Fosfato secundário, argilas,

goethita, anatásio

Saprolito Isalterítico

(porção superior)

Apatita, goethita, quartzo/silexito,

argilas

Argilas, goethita, apatita,

quartzo/silexito, anatásio

Saprolito Isalteritico

(porção intermediária)

Apatita, goethita, magnetita,

quartzo/silexito, vermiculita

Vermiculita, argilas, goethita,

apatita, magnetita, anatásio

Saprolito Isalterítico

(porção inferior)

Apatita, magnetita,

vermiculita/flogopita, goethita

Flogopita/vermiculita, argilas,

goethita, apatita, magnetita,

anatásio

Rocha alterada Apatita, magnetita,

flogopita/vermiculita, serpentina,

carbonato

Flogopita/vermiculita,

magnetita, apatita, carbonato,

peroviskita

Rocha fresca Apatita, magnetita, olivina/flogopita,

carbonato

Flogopita, magnetita, apatita,

carbonato, peroviskita

Em trabalhos anteriores foram reconhecidas três séries no complexo Catalão

I, são elas: bebedourítica, foscorítica e carbonatítica. A série bebedourítica é

caracterizada pela composição de clinopiroxênio, magnetita, apatita, olivina,

flogopita e peroviskita. A série foscorítica é caracterizada pela presença de apatita,

magnetita e olivina. A série carbonatítica é caracterizada por rochas com mais de

50% de carbonato na sua composição.

Durante o campo do Projeto Fosfato do Brasil foram visitados cinco pontos da

mina de Catalão I (Figura 20). Nesses pontos foram descritos os carbonatitos,

flogopititos, foscoritos, perfil de intemperismo e o solo superficial. Foram coletadas

20 amostras (Tabela 05).

52

Figura 20 - Pontos onde foram coletadas as amostras, no fundo está a imagem ASTER composição

R6 G3 B2, da área da mina de Catalão I.

Tabela 05 - Lista de amostra referenciando ao ponto de coleta.

Pontos Amostras

Pt01 MA01, MA01A, MA1B, MA01C, CB06, CB06A, CB07

Pt02 MA02A, MA02B, CB04

Pt03 MA03, MA03A

Pt04 MA04, CB02, CB02A, CB02B, CB02C, CB02D

Pt05 MA05, CB05

53

4.3.1 Caracterização Petrográfica dos Tipos Litológicos do Depósito

4.3.1.1 Carbonatitos

Macroscopicamente, os carbonatitos apresentam coloração variando do

branco ao cinza claro (Figura 21A), textura granular, granulometria média, e são

constituídos essencialmente por carbonato (calcita e dolomita), com quantidades

subordinadas flogopita e minerais opacos, que provavelmente é a magnetita.

Localmente, estão em contato com um flogopitito de coloração marrom

avermelhada, onde finos veios de carbonatito cortam ambas as litologias (Figura

21B).

Microscopicamente, os carbonatitos são rochas com textura fanerítica,

inequigranular, granulometria média a grossa, com cristais subédricos a anédricos e

que apresentam contato entre grãos côncavo-convexo. Além do carbonato, flogopita

e minerais opacos é possível identificar a apatita e a tetra-ferriflogopita (Figura 21C),

minerais acessórios diagnósticos de complexos alcalinos-carbonatíticos.

No contato entre o carbonatito e o flogopitito (Figura 21D) se desenvolve a

tetraferriflogopita, onde a flogopita perde Al e se altera para tetra-ferriflogopita. Para

uma identificação rápida e fácil desses minerais, ao colocar a flogopita com a

clivagem perpendicular ao polarizador do microscópio ela exibe a cor mais clara,

pois está em posição de menor absorção e quando colocada em posição paralela ao

polarizador exibe cor mais escura, pois está em posição de maior absorção. Na

tetra-ferriflogopita essa relação é inversa (Figura 21E e F).

4.3.1.2 Olivina Carbonato Flogopitito

Rocha de coloração cinza, textura inequigranular com pórfiros de olivina

serpentinizadas (Figura 22A), carbonato, flogopita e minerais opacos (provavelmente

magnetita). Apresenta alguns veios e amídalas preenchidas com carbonato (Figura

22B). Quando alterado apresenta a cor marrom avermelhado, sendo constituído

predominantemente por flogopita, minerais opaco (óxido de ferro) e apatita (Figura

22C), não é visível a olho nu, mas sua presença é comprovada pelo teste com

molibidato de amônia (Figura 22D).

54

A

B

C

D

E

F

Figura 21 - A - Carbonatito de coloração branca a cinza clara, de textura granular média (Amostra

CB02). B - Contato entre o carbonatito e o flogopitito, mostrando os veios de carbonatito cortando o

flogopitito (Amostra CB02A). C – Fotomicrografia do carbonatito de textura fanerítica, inequigranular,

mostrando carbonato, apatita e cristal de flogopita com a tetra-ferriflogopita nas bordas (Amostra

CB02. Obj.= 10x, Nx). D – Fotomicrografia da zona de contato entre carbonatito e o flogopitito,

mostrando a presença a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A. Obj.= 10x, Nx). E - Fotomicrografia do

cristal de flogopita com tetra-ferriflogopita nas bordas, com a clivagem da flogopita perpendicular ao

polarizador apresenta direção de menor absorção, o inverso ocorre com a tetra-ferriflogopita (Amostra

CB02A, Obj.= 40x,LP). F – Mesmo campo de visão da fotografia “E” com a clivagem da flogopita

paralela ao polarizador apresenta direção de maior absorção (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP).

55

Microscopicamente, o flogopitito uma rocha de textura inequigranular,

porfirítica, intensamente metassomatizada, constituída principalmente por flogopita,

tetra-ferriflogopita, carbonatos, olivina e minerais opacos, provavelmente magnetita

(Figura 23A), com quantidades subordinadas de apatita e barita. Um aspecto textural

marcante nesta rocha é a presença de pseudomorfos ovalados a arredondados

formados por flogopita, carbonato e óxidos. Na maioria destes pseudomorfos, os

óxidos ocorrem na forma de gotículas delineando o contorno dos cristais originais e

como concentrações pulverulentas no centro destes (Figura 23B).

Em algumas amostras foram identificados cristais reliquiares de olivina como

mineral original dos pseudomorfos, que ocorrem tanto em pequenos cristais com

menos de 0,2 mm como em cristais com mais de 1 cm (Figura 23C). Quando é

possível identificar a olivina, ela está alterada para talco e serpentina e está

bordejada por flogopita microgranular (Figura 23D). Ocasionalmente observa-se

carbonato associado aos demais minerais da alteração da olivina. A flogopita ocorre

como cristais euédricos a subédricos, provavelmente primários, geralmente

desenvolvendo tetra-ferriflogopita nas bordas, e também microcristalina associada

aos pseudomorfos (Figura 23B). O carbonato predominantemente intersticial e, de

forma subordinada, como finas vênulas e pequenos bolsões associados à barita. Os

minerais opacos, além de associados aos pseudomorfos nas formas acima

descritas, também ocorrem como pequenos cristais euédricos a subédricos

dispersos pela rocha e como manchas irregulares disseminadas por toda a rocha.

Na amostra CB04 o flogopitito está bastante alterado, mas ainda é possível

perceber a presença de óxido de ferro (provavelmente goethita), flogopita e a apatita

(Figura 23 E e F).

56

A

B

C

D

Figura 22 - A – Flogopitito (Amostra CB02B). B - Pórfiro de olivina serpentinizada com amídalas

preenchidas por carbonato (Amostra CB02B). C - Amostra de mão alterada de flogopitito (Amostra

CB04). D - Teste com molibidato de amônio com resultado positivo para presença de fosfato (Amostra

CB04).

57

A

B

C

D

E

F

Figura 23 - Fotomicrografia: A- Mineral opaco com a forma característica da magnetita. B - Cristal

euédrico de flogopita, possivelmente primário, com borda de tetra-ferriflogopita e pseudomorfos com

óxidos na forma de “gotículas” delineando-o (Amostra CB02B, Obj. 10x, LP). C – Cristal reliquiar de

olivina com borda de reação formando flogopita microcristalina (Amostra CB02B, Obj.=2,5x, NX). D –

Cristais euédricos a subédricos de flogopita, provavelmente primários, com tetraferriflogopita nas

bordas, e também flogopita microcristalina associada à pseudomorfos com carbonato intersticial

(Amostra CB02B, Obj.=10x, LP). E - Flogopitito bastante alterado; onde se observa óxido de ferro e

flogopita (Amostra CB04, Obj. 10x, LP). F – Na mesma posição da “E” (Amostra CB04, Obj. 10x, Nx).

58

4.3.1.3 Flogopita Nelsonito

Macroscopicamente é uma rocha de coloração cinza, textura inequigranular,

de granulometria fina a grossa, com pórfiros de magnetita de até 5 cm e de tetra-

ferriflogopita de até 1cm, imersos em uma matriz fina de carbonato e apatita (Figura

24A). A magnetita foi identificada em amostra de mão por sua propriedade

magnética.

Microscopicamente é uma rocha fanerítica fina a média, inequigranular,

porfirítica, com pórfiros de magnetita e tetra-ferriflogopita (Figura 24B) e apatita

variando de 2,4 a 4,5 mm. A matriz é constituída predominantemente por apatita e

carbonato (Figura 24 C e D). Os pórfiros são euédricos a subédricos.

4.3.1.4 Foscorito (saprólito)

O foscorito é uma rocha ígnea alcalina, constituída por olivina, magnetita e

apatita. A amostra estudada está bastante intemperizada, vindo a constituir na

verdade um saprólito, onde o protólito pode é um foscorito (Figura 25A). A rocha

esta refletindo um processo de lixiviação e nos locais onde este processo e a

porosidade são mais acentuados, formam-se drusas microscópicas conferindo a

rocha uma textura pseudo-esferulítica, embora não tendo sido possível identificar

microscopicamente os minerais que preenchem essas drusas, é comum nestes

complexos o preenchimento das referidas drusas por minerais da família da

crandalita, como por exemplo, a gorceixita micro a cripitocristalina (Ribeiro, 2008),

com base nisto, supõe-se que a textura observada na figura 25B e C pode-se tratar

desses fosfatos secundários. É possível identificar uma massa irregular de óxido de

ferro (Figura 25D), provavelmente goethita, entre os grãos do fosfato secundário.

59

A

B

C

D

Figura 24 - A - Flogopita Nelsonito com pórfiros de minerais opaco e flogopita (Amostra CB02C). B –

Fotomicrografia do pórfiro de tetra-ferriflogopita (Amostra CB02C, Obj. 2,5x, LP). C – Fotomicrografia

do pórfiro do mineral opaco (magnetita) na matriz de carbonato e apatita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x,

Nx). D – Fotomicrografia da matriz de carbonato e apatita com pórfiros de flogopita e magnetita. A

flogopita está alterada possivelmente para vermiculita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx).

60

A

B

C

D

Figura 25 - A - Rocha bastante alterada de foscorito (saprólito) (Amostra CB07). B – Fotomicrografia

do fosfato secundário com textura pseudo-esferulítica (Amostra CB07. Obj.=20x, LP). C –

Fotomicrografia na mesma posição da “B” (Amostra CB07. Obj.=20x, Nx). D – Fotomicrografia de

massa irregular de óxido de ferro entre os grãos do fosfato secundário (Amostra CB07. Obj.=10x, LP).

61

Capitulo 5

Resultados e discussões


Técnicas de mapeamento hiperespectral utilizando imagens multiespectrais

ASTER, vêm sendo utilizadas com sucesso na prospecção mineral, a exemplo dos

trabalhos de Silva & Abram (2008), com estudos de metalogenia de ouro na

província Juruena - Teles Pires (MT), Perrota et al. (2005), com estudos em

pegmatitos relacionados a mineralização de lítio, gemas e minerais industriais do

vale do Jequitinhonha, Hoff et al. (2005), com estudos de argilas na Folha

Iraí/Frederico e Guimarães (2005), no estudo da mineralogia associada aos

depósitos minerais no Projeto Ibitiara - Rio de Contas.

Neste capítulo será apresentada a discussão dos resultados obtidos do

mapeamento espectral em imagem ASTER e estudos espectrorradiométricos para o

depósito de fosfato magmatogênico de Catalão I. Para chegar ao resultado final

deste trabalho, a primeira etapa foi caracterização da paragênese mineral das

amostras coletadas do depósito. Este etapa serviu como base para entender melhor

os resultados obtidos na etapa seguinte, que foi a confecção da biblioteca espectral

de referência das medidas obtidas em laboratório com a biblioteca espectral do

USGS. A última etapa foi o processamento digital de imagens onde foram utilizadas

técnicas de correções (cross-talk e atmosférica) e de mapeamento (SAM) resultando

em uma classificação espectral.

62

5.2 Resultados dos Trabalhos

5.2.1 Biblioteca Espectral

Nesta fase foi possível gerar uma biblioteca espectral de referência para as

rochas associadas aos depósitos de fosfato magmatogênico de Catalão I. Esta

biblioteca é composta por 85 curvas espectrais, geradas a partir das medidas feitas

em 16 amostras, a saber: CB02D, CB04, CB05, CB06, CB06A, CB07, MA01,

MA01A, MA1B, MA01C, MA02A, MA02B, MA03, MA03A, MA04 e MA05. As curvas

medidas estão no intervalo de comprimento de onda 0,35 a 2,5 m.

Nas curvas geradas nas medições das amostras pelo espectrorradiômetro é

feita a correção do contínuo. A partir dessa consistência as curvas são reunidas em

só um arquivo no software ENVI 4.4, gerando assim a biblioteca. De posse da

biblioteca de referência, são feitas comparações com a biblioteca espectral padrão

dos minerais do USGS, para melhor entendimento da resposta espectral da

biblioteca de referência, onde foi possível reconhecer a paragênese mineral do

depósito.

Como as rochas são constituídas por um ou mais minerais, algumas vezes se

faz necessário reconhecer os espectros dos minerais da biblioteca do USGS e gerar

misturas desses espectros. Com a ferramenta Spectral Analist foi possível ter uma

relação de espectros de minerais semelhantes de uma biblioteca específica, no caso

deste trabalho a biblioteca do USGS. Nesta operação, o conhecimento prévio da

paragênese dos minerais das amostras estudadas, permite avaliar os resultados

obtidos. Para gerar a mistura, utilizou-se a ferramenta Spectral Math que permite

estabelecer de cada mineral, conforme as paragêneses obtidas, nas amostras

estudadas. A seguir serão discutidos os resultados obtidos dos espectros

específicos.

Os estudos nos espectros da amostra CB02D geraram dois conjuntos de

curvas, os que tiveram predomínio do mineral de calcita e os da mistura de

dolomita/apatita, onde se gerou picos de absorção com comprimento de onda de

2,3331 m (Figura 26).

63

Figura 26 - Medidas espectrais da amostra CB02D: (A) comparado com o espectro da calcita do

USGS; (B) comparado com a mistura de dolomita/apatita do USGS; e (C) Picos de absorção no

comprimento de onda de 2,3331 m, a curva está reamostrada para imagem ASTER. Todas as

curvas foram geradas com remoção de contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.

A

B

C

64

As análises espectrais nas amostras CB04 e CB05 confirmaram o que foi

visto em campo e o que foi descrito na petrografia. Os espectros da amostra CB04

foram comparados a uma mistura gerada com os espectros da goethita e apatita

(Figura 27), o que também foi observado na petrografia, onde a amostra descrita é

composta por apatita, flogopita e óxido de ferro (goethita) e a mostra CB05 foi

descrita em campo como um foscorito cortado por veios de carbonatito, para

comparação da amostra CB05 foi gerada um mistura dos espectros de calcita,

olivina, flogopita e vermiculita (Figura 28).

Figura 27 - Comparação da amostra CB04 com a mistura dos espectros de goethita e apatita do

USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em

unidade de m.

Figura 28 - Comparação da amostra CB05 com a mistura dos espectros de calcita, olivina, flogopita e

vermiculita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda

está em unidade de m.

65

As amostras CB06 e CB06A geraram três conjuntos de espectros. Na

amostra CB06 o espectro da medida 151 se assemelha muito com a calcita e as

demais medidas da amostra CB06 se assemelham com a mistura gerada a partira

da predominância de goethita, serpentina e apatita. Na amostra CB06A foi gerada

uma mistura com a predominância de calcita e apatita (Figura 29).

Figura 29 - Comparação das amostras CB06 e CB06A com os espectro de (A) calcita, (B) mistura de

goethita com apatita e (C) da amostra CB06 com a mistura de calcita com apatita do USGS. As

curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.

A

B

C

66

A curva espectral da amostra CB07 como descrito na petrografia é produto da

alteração de um foscorito, constituída por óxido de ferro (goethita) e fosfato

secundário/aluminoso (produto desta alteração). Como a biblioteca do USGS não

contempla espectros de fosfatos secundários a mistura foi gerada só com os

espectros de goethita e serpentina (produto da alteração da olivina), dando com

resposta uma curva aproximada (Figura 30).

Figura 30 - Comparação da amostra CB07 com a mistura dos espectros de goethita com serpentina

do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em

unidade de m.

As amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C foram analisadas comparando

os espectros da mistura de apatita/goethita (Figura 31), essa amostra foi coletada

em campo de um manto de intemperismo oxidado mineralizado. As medidas

espectrais nas amostras mostram dois picos de absorção no comprimento de onda

em 2,2635 e 2,3964 m (Figura 32), o que não é visto na mistura gerada (só é visto

a absorção em 2,3964 m). Um dos motivos pode ser pela biblioteca do USGS não

contemplar todos os minerais, em especial os fosfatos aluminosos, dificultando

assim a análise espectral.

67

Figura 31 - Comparação das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C com a mistura dos espectros

de goethita com apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o

comprimento de onda está em unidade de m.

Figura 32 - Curvas espectrais das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C reamostrada para

ASTER, com dois picos de absorção no comprimento de onda em 2,2635 e 2,3964 m. As curvas

foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.

68

As amostras MA02A e MA02B são flogopititos alterados. A composição do

flogopitito desse complexo é basicamente flogopita e magnetita. Como essas rochas

estão alteradas o espectrorradiômetro conseguiu medir os minerais de alterações

dessas rochas que são a vermiculita (flogopita) e goethita (magnetita). A amostra

MA02A foi comparada com o espectro da mistura da vermiculita/goethita (Figura 33)

e a amostra MA02B comparada com o espectro da vermiculita (Figura 34).

Figura 33 - Comparação da amostra MA02A com o espectro da mistura da vermiculita com goethita.

As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de

m.

Figura 34 - Comparação da amostra MA02B com o espectro de vermiculita do USGS. As curvas

foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.

69

A análise espectral nas amostras MA03 e MA03A mostraram semelhanças

com as curvas espectrais da flogopita (Figura 35) e da mistura de calcita/flogopita

(Figura 36). Confirmando o que foi visto em campo, onde a rocha é constituída por

flogopita e vermiculita e cortada por veios de calcita.

Figura 35 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03A com o espectro da flogopita do

USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em

unidade de m.

Figura 36 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03 com a mistura dos espectros da

flogopita com a calcita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o


70

A amostra MA04 foi coletada em uma zona de contato entre o carbonatito e o

flogopitito. O espectro conseguiu marca bem essa mistura. O espectro da amostra

foi comparada ao espectro da mistura de apatita/calcita/flogopita (Figura 37).

Figura 37 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA04 com o espectro da mistura de

apatita, calcita e flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o


A amostra MA05 é uma amostra de solo coletada no horizonte B. Os

espectros dessa amostra deram picos de absorção nos comprimentos de onda

2,2635 e 2,3964 m (Figura 38).

Figura 38 - Curvas espectrais reamostrada para ASTER da amostra MA05. As curvas foram

reamostradas para ASTER, geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em

unidade de m.

71

Na maior parte das comparações entre as medidas espectrais das amostras

obtidas em laboratório e a biblioteca padrão do USGS foi possível reconhecer a

paragênese do depósito de Catalão I.

5.1.3 Mapeamento Espectral

No mapeamento espectral realizado no trabalho foram seguidos os métodos

de Ducart et al. (2005) e Crósta et al. (2003), onde são feitas correções na imagem

ASTER e foi utilizada a técnica de mapeamento Spectral Angle Mapper (SAM). Os

trabalhos com as imagens ASTER foram divididos em duas fases: pré-

processamento e processamento.

Na fase de pré-processamento foram feitas correções do efeito do cross-talk

com o software CrossTalk3, essa correção é feita para reduzir o efeito nas bandas

do SWIR causado pela dispersão da incidência da luz no detector da banda 4. Após

esta correção foi feita reamostragem da banda do SWIR para 15m, pois para fazer

os processamentos no ENVI é necessário que todas as bandas estejam com a

mesma resolução. Para este trabalho foram utilizadas as bandas do VNIR e SWIR,

que é onde estão os intervalos dos espectros de interesse para o material estudado

(minerais) no projeto, as bandas foram unidas num arquivo para facilitar o

processamento. Outra correção feita foi a atmosférica, que consiste na correção da

interferência causada pela mesma, por causa da sua composição gasosa e das

partículas em suspensão (Figura 39). Esta correção foi feita utilizando ferramenta

FLAASH (Figura 40) do software ENVI 4.4, onde são preenchidas algumas

informações como data e hora da aquisição da imagem pelo satélite, tipo de sensor,

coordenada do ponto central da imagem entre outros dados. Finalizando assim os

trabalhos da parte de pré-processamento.

72

Figura 39 - Comparação entre as imagens ASTER (A) sem correção atmosférica e (B) com correção

atmosférica. A imagem está na composição R6G4B2.

Figura 40 - Janela da ferramenta de correção atmosférica FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric

Analysis of Spectral Hypercubes) do software ENVI 4.4.

A B

73

Na fase de processamento, agora com as correções necessárias na imagem

ASTER, foi utilizada a técnica SAM (Mapper Angle Spectral) para a realização do

mapeamento espectral. Essa técnica, segundo Crosta et al. (2003), utiliza a

aplicação de algoritmos que medem a similaridade entre um pixel da imagem e um

ou mais espectros de referência, através de cálculos do ângulo entre ambos. O

resultado dessa técnica é o rastreamento de pixels com a mesma resposta do

espectro utilizado como referência.

Para fazer o rastreamento foram testadas várias curvas do espectro de

referência. Como um pixel na verdade representa uma área de 15m, o valor de

reflectância no pixel é uma mistura dos valores de todos os materiais que estão

contidos naquela área da superfície (Figura 41). Portanto a curva espectral mais

adequada para ser utilizada como espectro de referência foi a curva do pixel que

estava localizado o ponto Pt04, onde continham muitas amostras mineralizadas,

com alguns picos de absorção coincidentes com alguns dos espectros medidos.

Figura 41 - Comparação entre a curva espectral da amostra MA04 e o pixel da imagem localizado

nesta amostra. A curva da amostra está reamostrada para ASTER e o comprimento de onda está em

unidade de m.

O resultado da utilização da técnica SAM para o rastreamento foi um mapa de

espectral, onde áreas da mina de Catalão I e II foram selecionadas em vermelho

como áreas mais favoráveis para ocorrência desta mineralização (Figura 42 e 43).

Além dessas áreas o método utilizado conseguiu prever uma nova área em potencial

(Figura 44).

74

Figura 42 - Mapa espectral gerado a partir da utilização da técnica SAM, em destaque as áreas em

amarelo com resposta mais positivas para mineralização de fosfato.

75

Figura 43 - Área em destaque do mapa espectral. Com a utilização da técnica foi possível mapear as

minas de Catalão I e II.

76

Figura 44 – Comparação entre a (A) nova área prevista no mapa espectral e a (B) mesma região no

mapa geofísico de sinal analítico (Borges, 2009) mostrando uma anomalia na mesma área do mapa A.

Variações de cor do vermelho ao rosa do sinal analítico significam zonas magneticamente anômalas.

A B

77

Capitulo 6

Considerações Finais

Este trabalho final de graduação teve como proposta testar métodos de

sensoriamento remoto utilizando técnicas de mapeamento hiperspectrais em

imagens multiespectrais ASTER em uma área que já se sabia da existência de

depósito de fosfato de origem magmatogênica. Com o auxílio de estudos

petrográficos e do entendimento da biblioteca espectral gerada, o resultado da

utilização da técnica de mapeamento foi a confecção de um mapa espectral que

delimitou o depósito de Catalão I (foco deste trabalho), delimitou uma parte do corpo

do depósito de Catalão II e ainda conseguiu prever uma nova área para posterior

estudo.

Com este estudo e as medidas espectrorradiométricas realizadas foi possível

compor uma biblioteca espectral que poderá ser aplicada em outras áreas para a

delimitação de corpos alcalino-carbonatíticos similares a Catalão I, inclusive com o

uso de sensores hiperespectrais.

Apenas uma técnica de mapeamento espectral foi utilizada, denominada

técnica SAM (Spectral Angle Mapper), que tem como base a aplicação do algoritmo

que mede a similaridade espectral entre o pixel e um ou mais espectros de

referência, pelo cálculo do ângulo entre ambos. Os resultados alcançados com a

técnica SAM foram satisfatórios, comprovando que é possível identificar feições

espectrais de corpos alcalino-carbonatíticos com o uso de espectrorradiometria e

sensor ASTER. No futuro novas técnicas poderão ser testadas.

Desta forma, conclui-se que a técnica de mapeamento espectral com o uso

de sensor ASTER para prospecção de fosfato magmatogênico constitui uma

78

ferramenta de baixo custo para prospecção de fosfato associado a corpos alcalino-

carbonatíticos. Áreas favoráveis para novos depósitos podem ser delimitadas com a

aplicação da biblioteca de referência e o mapeamento multiespectral. Os resultados

obtidos somados a outros estudos, como interpretação de dados de aerogeofísica e

anomalias geoquímicas, podem servir para o planejamento de visitas de campo para

checar áreas favoráveis para mineralização de fosfato de origem magmatogênica,

diminuindo assim os riscos de não se obter sucesso na pesquisa.

Sugere-se aqui um trabalho mais sistemático de amostragem de solo, com o

uso de difratometria e caracterização dos minerais de alteração supergênica

associados aos níveis mais ricos em foscorito e níveis mais ricos em flogopitito para

compor e caracterizar melhor a biblioteca espectral do corpo de Catalão I. Com este

estudo espera-se mapear em detalhe as frentes de produção do minério fosfático da

mina.

79

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Anexos

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB02

CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS

A rocha apresenta coloração branca a cinza claro, bem preservada, equigranular, textura

granular, granulometria média. Constituída por carbonato (calcita e dolomita), com quantidades

subordinadas de flogopita e mineral opaco.

CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS

A rocha apresenta textura fanerítica inequigranular e sua granulometria varia de média a grossa.

É constituída basicamente de carbonato, minerais subordinados de apatita e flogopita, com

traços de minerais opacos. A flogopita está alterada nas bordas para tetra-ferriflogopita.

COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA % %

Carbonato

Apatita

Flogopita/tetra-ferriflogopita

Mineral Opaco

96,5

3,0

0,5

tr

DESCRIÇÃO

Carbonato: forma granular, subédrico a anédrico, com tamanho variando de 0,2 a 2,8 mm,

apresenta contatos côncavo-convexos.

Apatita: formar prismática, subédrica a anédrica, com tamanho variando de 0,07 a 1,0 mm,

contatos côncavo-convexos.

Flogopita: forma tabular, subédrica, com tamanho variando de 0,4 a 1,2 mm, contatos côncavo-

convexos. A flogopita está parcialmente transformada em tetra-ferriflogopita.

CLASSE ROCHA

Carbonatito

INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES PETRÓGRAFO

Rocha fresca. Nivia Pina de Souza

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB02A


Amostra do contato do carbonatito com o flogopitito. A parte do carbonatito tem coloração

acinzentada e do flogopitito marrom avermelhada. Apresenta estrutura equigranular média. O

flogopitito é cortado por veios de carbonatitos.


A rocha apresenta textura fanerítica média a grossa, constituída de carbonato, flogopita,

magnetita e apatita. Os cristais se apresentam subédricos a anédricos. A flogopita está alterada

para tetra-ferriflogopita nas bordas.


Carbonato

Flogopita/tetra-ferriflogopita

Mineral opaco

Apatita

60

31

5

4

DESCRIÇÃO

Carbonato: forma granular, subédrico a anédricos, com tamanho dos cristais variando de 0,075

a 1,0 mm, apresenta contatos côncavo-convexo.

Flogopita: forma tabular, subédrico, contatos retos e côncavo-convexo, tamanho dos cristais

variando de 0,08 a 0,75 mm. A flogopita se altera para tetraferriflogopita nas bordas.

Magnetita: forma irregular, anédrica, contatos côncavo-convexo. Apresenta tamanho dos cristais

variando de 0,03 a 1,5 mm

Apatita: forma prismática, subédrioco a anédrico, contatos côncavo-convexo, tamanho dos

cristais variando de 0,15 a 3,0 mm.

CLASSE ROCHA

Carbonatito


Rocha fresca. Nivia Pina de Souza

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB02B


Rocha de coloração cinza, inequigranular, com pórfiros de olivina serpentinizada, em uma matriz

composta por flogopita, carbonato e minerais opacos. Apresenta alguns veios e amídalas

preenchidos por carbonatos. A rocha está um pouco alterada.


A rocha apresenta cor marrom avermelhada, textura fanerítica, constituída de olivina, flogopita,

carbonato e mineral opaco (provavelmente magnetita), barita e apatita em quantidade traço. Os

cristais são subédrico a anédricos. A olivina se altera para serpentina e a flogopita para tetra-

ferriflogopita.


Flogopita

Carbonato

Olivina

Mineral opaco

Barita

Apatita

55

20

15

10

tr

tr

DESCRIÇÃO

Flogopita: forma tabular, subédrico, contatos retos e côncavo-convexo, tamanho variando 0,15 a

1,05 mm. A maior parte da flogopita está alterada para tetra-ferriflogopita.

Carbonato: forma irregular, subédricos a anédricos, com tamanhos variando de 0,15 a 0,675 mm

Olivina: forma granular, anédrica, contatos côncavo-convexo, tamanho variando de 0,25 a 9,25

mm. A olivina apresenta-se bastante alterada (serpentinizada), com aureolas da alteração nas

bordas.

Mineral opaco: forma irregular, anédrica, contatos côncavo-convexo e suturado, tamanho dos

cristais variando de 0,025 a 0,4 mm, provavelmente magnetita.

CLASSE ROCHA

Olivina Carbonato Flogopitito


Rocha alterada. Nivia Pina de Souza

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB02C


Rocha de coloração cinza, textura inequigranular com pórfiros de mineral opaco e tetra-

ferriflogopita, em uma matriz de carbonato. Granulometria variando de fina a grossa. A rocha

apresenta alteração.


Rocha com textura fanerítica de fina a muito grossa, inequigranular, porfirítica. Constituída de

mineral opaco (provavelmente magnetita), tetra-ferriflogopita, carbonato e apatita. A tetra-

ferriflogopita está alterada, possivelmente para vermiculita.


Apatita

Carbonato

Tetra-ferriflogopita

Mineral opaco

35

35

20

10

DESCRIÇÃO

Apatita: forma prismática, anédrica, contatos côncavo-convexo, tamanho dos cristais variando

de 0,075 a 1,2 mm.

Carbonato: forma irregular, subédricos a anédricos, com tamanhos dos cristais variando de

0,075 a 0,75 mm, contatos côncavo-convexo.

Tetra-ferriflogopita: forma tabular, subédrico, contato côncavo-convexo, tamanho dos cristais

variando de 0,1 a 4,12 mm. Os cristais de flogopita apresentam alteração nas bordas,

provavelmente vermiculita.

Mineral opaco: forma irregular, anédrica a subédrica, contatos côncavo-convexo, tamanhos dos

cristais variando de 0,015 a 4,5 mm, provavelmente magnetita.

CLASSE ROCHA

Tetra-ferriflogopita nelsonito


Rocha alterada. Nivia Pina de Souza

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB04


A rocha apresenta-se bastante alterada, cor marrom, textura fanerítica média. Constituída por

flogopita, mineral opaco a amostra contém apatita, mas não dá para ver na mesoscopia.


Minerais muito alterados, a maior parte dos cristais são anédricos, textura fanerítica fina a

média; com tamanhos variando de 0,075 a 0,6 mm. Composta por flogopita, mineral opaco

(provavelmente magnetita) e apatita. A rocha já está tão alterada que não dá mais para ver os

cristais de olivina e carbonato.


Flogopita

Apatita

Mineral opaco

80

11

09

DESCRIÇÃO

Flogopita: apresenta contato côncavo-convexo, com tamanho variando de 0,12 a 1,0 mm.

Cristais anédricos, muito alterados, provavelmente para vermiculita.

Mineral opaco: apresenta contato côncavo-convexo, tamanhos dos cristais variam de 0,08 a 0,4

mm. Os cristais são subédricos a anédricos. Apresenta alteração para óxido de ferro.

Apatita: apresenta contato côncavo-convexo, os tamanhos dos cristais variam de 0,025 a 0,10

mm, os cristais são anédricos.

CLASSE ROCHA

Olivina Carbonato Flogopitito


A rocha está muito alterada. Nivia Pina de Souza

FICHA PETROGRÁFICA

Lâmina nº: CB07


Rocha bastante alterada (saprolítica) de cor marrom, granulação média, composta por material

argiloso e óxido de ferro. Rocha produto de alteração do foscorito.


Rocha apresenta textura fanerítica média, está muito alterada, constituída por um mineral de

fosfato secundário e óxido de ferro, provavelmente goethita. O fosfato secundário apresenta

forma pseudo-esferulítica.


Fosfato secundário

Óxido de ferro

60

40

DESCRIÇÃO

Fosfato secundário: apresenta forma pseudo-esferulítica, textura fanerítica média, com o

tamanho dos cristais variando de 0,15 a 0,45 mm. Contato côncavo-convexo.

Óxido de ferro: massa irregular de óxido de ferro (provavelmente goethita) preenchendo os

espaços entre o mineral de fosfato.

CLASSE ROCHA

Foscorito (Saprolito)


Nivia Pina de Souza

universidade federal da bahia “espectrorradiometria em depósito de

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