O que é Geofísica?
A geofísica aplica os princípios da física ao estudo da Terra. Os geofísicos usam uma variedade de métodos e ferramentas para estudar fenômenos como ondas sísmicas, campos magnéticos, gravidade e propriedades elétricas da superfície e subsuperfície da Terra. Esses métodos podem fornecer uma imagem do subsolo terrestre. Essas técnicas de imagem são comparáveis ao uso de ressonância magnética e ecografia usadas em imagens médicas.
Como os dados são coletados?
Os dados geofísicos podem ser recolhidos no subsolo utilizando a perfilagem de poços, diretamente na superfície com transmissores e receptores de operações, ou acima do solo usando aviões de asa fixa, helicópteros, drones e satélites.
Exemplos de coleta de dados geofísicos aéreos, terrestres, e de poço
Ref: https://clu-in.org/
Diferentes princípios físicos podem ser usados para medir diferentes propriedades físicas da rocha associadas ao subsolo. Cada método mede propriedades físicas específicas, como:
Pesquisas magnéticas medem a intensidade do campo magnético total da Terra (TMI) produzido pelo núcleo e pela crosta terrestre. O campo magnético da Terra induz um campo magnético secundário em corpos geológicos magnéticos (geralmente associados ao conteúdo mineral de ferro das rochas) que produz anomalias localmente. Ao subtrair a componente do campo produzido pelo núcleo da Terra (IGRF) do campo total, os geofísicos produzem mapas de campo de intensidade magnética residual (RMI), que representam o campo magnético produzido por corpos magnéticos locais. Na exploração mineral, os dados processados de TMI ou RMI são usados para mapear geologia e estruturas ou para detecção direta de minerais magnéticos, como magnetita, pirrotita e outros minerais ferromagnéticos. A resposta magnética de diferentes corpos litológicos (relacionada ao seu teor de ferro ou processos responsáveis pela destruição da magnetita) também pode ser utilizada pelos geólogos para interpretar a posição de litologias contrastantes, zonas de alteração ou a presença de falhas, onde os corpos magnéticos são interrompidos por feições lineares.
Pesquisas gravimétrica medem o campo gravitacional da Terra, que é sensível às variações subjacentes da densidade das rochas. Por exemplo, o excesso de massa local (corpos rochosos mais densos) produz um aumento no campo de gravidade medido, e a deficiência de massa local (corpos rochosos menos densos) produz uma diminuição no campo medido. Sendo a gravidade também influenciada pelas variações topográficas, é necessário aplicar correções para remover esses efeitos (correções Free air e Bouguer). Estas correções são aplicadas em relação a um dado vertical, normalmente o nível do mar. A anomalia gravitacional de Bouguer é o parâmetro gravimétrico mais comumente usado para exploração mineral. Quanto ao magnetismo, a gravidade pode ser usada para interpretar a posição de litologias contrastantes, como intrusões vulcânicas máficas mais densas ou a presença de falhas, onde corpos mais densos são interrompidos por características lineares. Levantamentos de gradiometria gravimétrica aerotransportada medem os componentes do tensor de gravidade correspondentes aos gradientes de gravidade ao longo de três direções ortogonais. Este método de alta resolução é capaz de detectar alvos pequenos, como tubos de kimberlitos, que geralmente apresentam um contraste de densidade negativo em relação às rochas hospedeiras ou lentes de minério VMS que mostram um contraste de densidade positivo em relação às rochas hospedeiras.
Eletromagnético (EM) os sistemas operam no domínio da frequência ou do tempo usando um transmissor para emitir um campo EM que gera um campo secundário ao encontrar material condutor no subsolo. Este campo secundário é medido por receptores. Os métodos magnetotelúricos estão usando fontes naturais, como a atividade global de tempestades, como seu principal campo EM. Os sistemas EM usam uma ampla gama de frequências para detectar uma grande variedade de condutividades. A configuração das bobinas transmissora e receptora é usada para discriminar entre condutores horizontais e verticais. Na exploração mineral, as medições EM podem ser processadas para produzir mapas de resistividade, constante de tempo (TAU), campo B, etc, para diferentes frequências ou canais de tempo, a fim de visualizar e interpretar as medições EM. Os modelos de condução podem ser calculados a partir dessas medições ou modelos de placas (objetos 3D) interpretados a partir de anomalias EM. Estes métodos podem ser utilizados para a detecção direta de depósitos de metais básicos condutores, onde existe um grande contraste de condutividade entre as rochas hospedeiras e a mineralização, como por exemplo, corpos maciços de sulfureto de cobre ou níquel. Além disso, os métodos EM também podem servir para mapear diferentes litologias, como intrusões resistivas ou espessura de sobrecarga condutiva, falhas, processos de alteração que diminuem ou aumentam a resistividade das rochas (alteração argilosa ou silicificação).
Métodos de resistividade elétrica e polarização induzida (DC/IP) usam a corrente injetada no solo por dois eletrodos transmissores para medir a tensão e a tensão de decaimento em dois eletrodos receptores. As medições de IP são feitas no domínio do tempo ou no domínio da frequência. Diferentes configurações de eletrodos podem ser implantadas (pólo-dipolo, dipolo-dipolo, etc.). A variação da distância entre os eletrodos de transmissão e recepção resulta na coleta de medições em diferentes profundidades. Geralmente essas medições são visualizadas como pseudo seções de resistividade aparente e cargabilidade sob a localização dos eletrodos. Na exploração mineral, as medições de resistividade podem ser usadas para atingir certos corpos de minério que mostram um bom contraste de resistividade com as rochas hospedeiras ou mapear litologias como espessura de cobertura, veios de quartzo resistivos, falhas. A capacidade de carga pode responder bem a sulfetos disseminados, como halos de alteração pirítica; minerais argilosos também podem produzir uma forte resposta de cargabilidade.
Pesquisas sísmicas usam ondas sísmicas de uma fonte controlada, como dinamite ou caminhões vibroseis, ou de uma fonte de ruído ambiente (sinal sísmico de fundo). Quando as ondas sísmicas viajam para baixo na Terra, encontram mudanças nas camadas geológicas da Terra, que fazem com que o sinal seja refletido para cima, para a superfície. Este sinal é então gravado por receptores (geofones ou hidrofones) posicionados na superfície. Os dados podem ser coletados em 2D ou 3D na superfície ou no subsolo usando métodos de poço. Amplamente utilizada na indústria de petróleo e gás, a sísmica tem sido cada vez mais utilizada em um ambiente de rocha cristalina para ajudar a interpretar estruturas relacionadas ao minério, profundidade até o embasamento cristalino, falhas e para detecção direta de certos depósitos, como minério de ferro.
Qual é o suporte dos dados?
As entradas geofísicas podem estar disponíveis em vários formatos, dependendo do processo que foi aplicado aos dados. Abaixo está uma breve descrição dos formatos comumente encontrados que suportam produtos geofísicos:
Ponto/linha de dados: Banco de dados Geosoft (.gdb, .XYZ), arquivos ASCII contendo dados de locais e medições.
Grade de dados: produtos gradeados dos dados, formando uma imagem 2D dos dados, pode incluir filtros aprimorando a qualidade dos dados e/ou informações contidas nos dados. Eles normalmente são fornecidos no formato Geosoft GRD ou formato de arquivo ERS.
Modelos de inversão: processo de inversão (1D, 2D, 3D) pode ser realizado para modelar a distribuição subterrânea de uma propriedade física a partir de dados coletados em campo. Esses modelos de inversão são geralmente fornecidos como arquivos de malha e modelo UBC-ASCII, Geosoft Voxels, modelos de bloco ASCII ou OMF (Formato de Mineração Aberto).
Produtos de interpretação: modelos de placas interpretados a partir de levantamentos eletromagnéticos que podem estar disponíveis em formato PTE ou DXF. Lineamentos interpretados ou escolhas de levantamentos geofísicos podem estar disponíveis nos formatos de arquivo Shapefile, DXF ou ASCII.
Exemplo de dados de linha de pesquisa aerotransportada de gradiometria gravimétrica.
Como esses dados são normalmente exibidos em software geocientífico?
Os dados geofísicos são frequentemente exibidos em um ambiente 2D ou 3D. Os modelos de inversão geofísica 3D são exibidos em ambientes 3D onde você pode fatiar o modelo de bloco. As escalas de cores podem ser ajustadas para visualizar diferentes faixas de valores de propriedades geofísicas usando exibições de mapeamento tipicamente lineares, logarítmicas ou de áreas iguais.
Exemplo de ajuste de escala de cores para a propriedade Bouguer nos pontos de dados do levantamento gravimétrico.
Exibição de fatias horizontais e verticais através de um modelo de inversão de suscetibilidade magnética 3D.
Perfis EM de solo plotados sobre um modelo de placa de uma anomalia condutiva enterrada.
O que isso significa para os geólogos que buscam sistemas minerais?
Métodos geofísicos têm sido aplicados para mapear sistemas minerais e detecção direta de corpos minerais, com base em contrastes de propriedades físicas entre minerais de minério, minerais relacionados ao minério e rochas hospedeiras. Além disso, dados geofísicos e suas diferentes representações podem ser usados para modelar estruturas como falhas e dobras. Corpos geológicos também podem ser modelados usando esses conjuntos de dados.
Como isso é usado no fluxo de trabalho de segmentação DORA?
Os produtos geofísicos são compilados como mapas raster das diferentes propriedades físicas medidas/modeladas. As distâncias até os lineamentos raster interpretados também são compiladas como mapas, juntamente com mapas de “densidade de lineamento” (lineament density) e complexidade estrutural calculados a partir dos dados da grade.
Esses dados são então usados na etapa “Feature Engineering” (Engenharia de Funcionalidades) para extrapolar outros conjuntos de dados geofísicos e não geofísicos com menor cobertura.
Esses mapas raster são então incorporados à Pilha de dados (Data Stack) que será usada na Modelagem de Previsão (Predictive Modelling) para gerar o VPS (Pontuação de Prospectividade VRIFY).
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