ANÁLISE DA FAVORABILIDADE DA BACIA DE CAMPO ALEGRE (SC ...



ÍNDICE DE FAVORABILIDADE PARA A PROSPECÇÃO DE CAULIM NA REGIÃO DE CAMPO ALEGRE (SC)

João C. Biondi, Marcelo K. Bartoszeck e Guilherme G. Vanzela

UFPR – Depto de Geologia. Caixa Postal 19.001, 81.531-990 – Curitiba (PR)

Jcbiondi@setuva.geologia.ufpr.br

1. RESUMO

Os grandes depósitos de caulim da região de Campo Alegre foram gerados pela conjunção de ao menos uma fase de alteração hidrotermal seguida por diversas fases de alteração supergênica. Os fatores diagnósticos das mineralizações de caulim da região de Campo Alegre são: (1) A maioria das grandes minas de caulim está em uma faixa arqueada, com cerca de 13 x 0,5 Km de largura, orientada paralelamente a borda leste da Bacia. (2) As minas e ocorrências estão sempre em rochas riolíticas e/ou traquíticas, (3) em uma superfície de aplainamento entre 960 e 1060 m de altitude, e (4) em regiões com declividade < 10%. Dos 20 depósitos analisados, 17 deles (5) estão em zonas com teores de K2O entre 3,04% e 3,58%. (6) as grandes minas da região estão em locais onde o “fator F” varia entre 10,05% a 13,70%, o teor de U (7) está entre 13,79 e 20,79 ppm, o teor de Th (8) está entre 3,85 e 5,13 ppm e o teor de K2O/ Th (9) está entre 0,004 e 0,230. Finalmente, (10) zonas caulinizadas em superfície são sempre indicadora de depósitos ou ocorrências de caulim. Esses fatores foram considerados como diagnósticos da presença de depósitos minerais de interêsse econômico. Dêles foram derivados os índices de favorabilidade para caulim da região de Campo Alegre. As zonas de maior favorabilidade têm índices maiores que 22.

Palavras Chave: Depósitos de caulim, ïndice de favorabilidade, Campo Alegre (SC)

2. INTRODUÇÃO

O objetivo desse trabalho é sintetizar os principais critérios que podem ser usados para a prospecção de depósitos de caulim na região de Campo Alegre (SC). Essa síntese será feita com base na estatística multivariada e na análise dos componentes principais. Ela permitirá o cálculo do índice de favorabilidade, cuja dimensão é proporcional ao potencial de um dado local para conter depósitos minerais do tipo considerado.

3. CONSTRUÇÃO DE MAPAS DE FAVORABILIDADE BASEADOS NA ESTATÍSTICA MULTIVARIADA E NA ANÁLISE DOS COMPONENTES PRINCIPAIS.

3.1. Conceitos gerais:

G. Pan (1993) propôs a “Teoria da Favorabilidade Regionalizada”, o embasamento teórico de um modelo numérico de prospecção que pode ser usado para definir alvos e priorizar esses alvos em função de um ou mais modelos descritivos de depósitos previamente conhecidos. Todos os modelos de prospecção desenvolvidos com base em um índice de favorabilidade exigem que a área a ser avaliada seja dividida em subáreas denominadas células, idênticas em forma e dimensão e, ao término do desenvolvimento do modelo, a cada uma delas será atribuído um número, denominado índice de favorabilidade. A dimensão desse número será diretamente proporcional a prioridade que se deve dar para prospectar cada célula.

Existem dois tipos básicos de células, as células padrão, ou modelo, e as células normais, ou somente células. Sobre as células padrão serão calculados os valores básicos (ponderadores w) para o cálculo dos índices de favorabilidade de todas as outras células a serem prospectadas. As informações usadas para o cálculo do índice de favorabilidade podem ser quantitativas (numéricas) e/ou qualitativas. Em ambos os casos essas informações devem ser transformadas para valores 0 (informação ausente na célula) e 1 (informação presente). O índice de favorabilidade f é calculado individualmente para cada célula j com a equação:

f j = w1.aj1 + w2.aj2 + w3.aj3 +.....+ wn.ajn (1)

Onde os termos significam: f j = índice de favorabilidade da célula j, uma célula qualquer de um conjunto de células iguais em dimensão que cobrem toda a área a ser prospectada. aj1, aj2, aj3, ajn = valores transformados das variáveis a1, a2, a3, an, medidos na célula j. w1, w2, w3, wn = ponderadores das variáveis a1, a2, a3, an, ponderadores esses calculados nas células modelo. Os ponderadores w são obtidos nas células modelo resolvendo-se a equação matricial:

(A’.A).wi = (.wi (2)

Onde os termos significam: A = Matriz original composta pelas variáveis transformadas ai (a1, a2, a3, an) medidas nas células padrão. Essa matriz será c x v, com c linhas, cada uma correspondente a uma célula padrão onde a variável ai tenha sido identificada, e v colunas, cada uma correspondente a uma variável ai. A’ = Matriz transposta de A. Essa matriz será, portanto, v . c, com v linhas e c colunas. Notar que a matriz resultante do produto A’.A será v.c x c.v, logo, será, e deve sempre ser, uma matriz v . v, de variável contra variável (a multiplicação de A.A’ geraria uma matriz c . c, de célula contra célula, que nada significa na análise de correlação a ser feita). wi = Ponderador de cada uma das variáveis ai. Cada ponderador wi de ai corresponde a um elemento do maior vetor (“eigenvector”) correspondente ao maior “maior valor” (maior “eigenvalue”) da matriz resultante do produto entre as matrizes A e A’. ( = maior “maior valor” (maior “eigenvalue”) da matriz resultante do produto entre A e A’.

Basicamente, portanto, a determinação dos ponderadores wi resulta do cálculo do maior vetor correspondente ao maior “maior valor” da matriz produto entre A e A’. As etapas que devem ser cumpridas para o uso desta técnica de prospecção são descritas a seguir:

3.2. Etapas para o desenvolvimento de modelos de prospecção baseados no cálculo de um índice de favorabilidade:

Seleção dos modelos de depósitos a serem prospectados.

Um ou mais modelos descritivos de depósitos minerais podem ser usados como base para a definição dos ponderadores necessários ao cálculo do índice de favorabilidade.

Definição das variáveis:

Normalmente as variáveis a serem usadas no cálculo do índice de favorabilidade são classificadas como variáveis explicativas (“explanatory”) e variáveis alvo (“target”). Variáveis explicativas são aquelas que quantificam características físicas e químicas de objetos geológicos associados aos depósitos minerais dos modelos prospectados. Variáveis alvo são aquelas que fornecem informações diretas e bem definidas da presença de depósitos minerais do modelo procurado. São variáveis de alta necessidade e/ou de alta suficiência para o modelo em questão.

Interpolação e filtragem:

Escolhidas nas células modelos as variáveis que serão usadas para o cálculo do índice de favorabilidade de cada célula, essas variáveis devem ser dimensionadas em cada uma das células da área a ser prospectada. Para isso a área deve ser dividida em células iguais e o valor de cada variável deve ser verificado ou interpolado no centro de cada uma dessas células. A krigagem, ou a cokrigagem, são as técnicas de interpolação mais recomendadas. A média movel é uma outra técnica de interpolação passível de ser usada (McCammon et al ,1994), embora menos recomendável que as krigagens.

Estimação dos ponderadores (wi) de cada uma das variáveis selecionadas:

Após transformadas (regularizadas, padronizadas ou transformadas em logarítimo) faz-se uso das células padrão para calcular os ponderadores wi de cada variável. Para isso é usada a equação (2) mostrada anteriormente.

4. ÍNDICE DE FAVORABILIDADE PARA CAULIM NA REGIÃO DA BACIA DE CAMPO ALEGRE (SC)

4.1. Modelo para os depósitos de caulim em Campo Alegre

A caulinização em Campo Alegre está relacionada à conjunção de uma fase de alteração hidrotermal seguida por diversas fases de alteração supergênica. O hidrotermalismo aconteceu durante o vulcanismo, junto às fraturas e/ou aos aparelhos vulcânicos ativos na época. O intemperismo (alteração supergênica) foi facilitado nos locais onde o hidrotermalismo havia alterado e enfraquecido as rochas. A conjunção desses dois fatores de alteração proporcionou o aparecimento dos grandes depósitos de caulim existentes na região.

4.2. Fatores diagnósticos da existência de depósitos de caulim na região de Campo Alegre.

As células que contêm minas (vide Biondi, Bartoszeck e Vanzela, nesses Anais) foram consideradas células padrão. Em cada uma dessas células verificou-se a presença de cada um dos fatores diagnósticos descritos por Biondi, Bartoszeck e Vanzela (nesses Anais). Os fatores diagnósticos considerados foram : (1) Vulcânicas são as únicas litologias que contêm depósitos de caulim, (2) As grandes minas estão contidas em faixa NS, com muitas falhas e intrusões, (3) Derivados da aerogamacintilometria, os teores equivalentes de K2O, (4) de U, (5) de Th, (6) K2O normalisado pelo Th e (7) “fator F”, (8) Controles geomorfológicos como a paleosuperfície situada entre 960 e 1060 metros e (9) regiões com declividade < 15%, e (10) Presença, em superfíce, de ocorrências de caulim.

Os resultados estão na Tabela I. O número 1 indica que na célula padrão o fator diagnóstico foi encontrado e o número zero indica a sua ausência. Esse conjunto de números 1 e 0 constitui a matriz A, da equação (2), usada para calcular os pesos (ponderadores wi) de cada fator diagnóstico.

A equação (1) foi alimentada com esses ponderadores para o cálculo do Índice de Favorabilidade de cada célula sobre 33.905 células de 131 x 173 metros, que recobrem toda a região de Campo Alegre. A figura 1 mostra o mapa de isovalores de favorabilidade obtidas por krigagem pontual dos valores de favorabilidade das células.

5. CONCLUSÕES

A análise do processo genético dos depósitos de caulim da região de Campo Alegre permitiu identificar 10 fatores que, usados em conjunto, são diagnósticos da presença de depósitos desse tipo na Bacia. Esses fatores são: (1) controle estrutural, (2) controle litológico, (3) presença de ocorrências de argilominerais, (4) teores equivalentes de K2O, (5) de urânio e (6) de tório, (7) teor normatizado de K2O pelo tório, (8) fator F, (9) superfície de aplainamento entre 960 e 1060 m, e (10) declividade menor que 15%. Esses fatores foram usados para o cálculo dos índices de favorabilidade para caulim e ouro de 1500 células que recobrem a região da Bacia de Campo Alegre. Os resultados, expressos em um mapa de favorabilidade, identificam como prioritárias as regiões com Indice de Favorabilidade maiores que 22 (Fig. 1). Aparentemente, além do controle estrutural que condiciona a presença dos depósitos alinhados paralelamente a borda leste da Bacia, são também importantes os controles litológicos e geomorfológicos. A influência desses outros controles deve justificar as zonas de alta Favorabilidade da parte centro-sudoeste da Bacia.

Tabela I: Matriz de fatores diagnósticos usados para o cálculo dos ponderadores do índice de favorabilidade para caulim na região da Bacia de Campo Alegre (SC).

| |FATOR DIAGNÓSTICO |

| | |

| | |

|DEPÓSITO | |

| |Contido na faixa |Contido em |Contido em |Teor equivalente |Teor equivalente |Teor equivalente |Teor de K2O |Fator F entre |Contido em zona |Presença de de |

| |NS |sequência |superfície de |de K2O entre |de U entre |de Th entre |normatizado pelo | |com declividade |zona caulinizada |

| |hidrotermalizada |riolítica de |aplainamento entre|3,04 e 3,58% |13,79 e 20,79 ppm |3,85 e 5,13 ppm |teor de Th entre |10,05 e 15,99% |< 15% |em superfície |

| | |cobertura |960 e 1060 m | | | |0,004 e 0,230 | | | |

|Mina 1 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |1 |

|INCEPA | | | | | | | | | | |

|Turvo |0 |1 |1 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |1 |

|Mina 3 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Planalto Alegre |0 |1 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |1 |1 |

|Aruanã |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Aruanã (5A) |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Mina 6 |0 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |1 |0 |1 |

|CERAMARTE | | | | | | | | | | |

|Mina 7 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |0 |1 |

|Mina 8 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Mina 9 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |0 |1 |

|Mina 10 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |

|INCEPA | | | | | | | | | | |

|Cambuí |1 |1 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |

|Floresta |1 |1 |1 |0 |0 |1 |0 |0 |1 |1 |

|Cavalheiro |0 |1 |1 |1 |1 |1 |0 |0 |0 |1 |

|Mina 14 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Mina 15 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|CERAMARTE | | | | | | | | | | |

|Mina 16 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|CERAMARTE | | | | | | | | | | |

|Mina 17 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Mina 18 |1 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Floresta Queijo |1 |1 |1 |1 |0 |1 |0 |0 |1 |1 |

|Kowalski |0 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |

|Germer-Rio |0 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |0 |1 |1 |

|Vermelho | | | | | | | | | | |

|Bateias |0 |1 |1 |1 |0 |0 |1 |1 |0 |1 |

Tabela II: Ponderadores usados na equação (1) para o cálculo dos índices de favorabilidade. As variáveis são as mesmas da Tabela 1.

|Variável |Ponderador |Variável |Ponderador |

| |(wi) | |(wi) |

|Faixa NS hidrotermalizada |2,072 |Teor equivalente de Th |3,076 |

|Sequência riolítica de Cobertura |3,720 |K2O normatizado pelo Th |2,943 |

|Superfície entre 960 e 1060 m |3,720 |Fator F |3,087 |

|Teor equivalente de K2O |3,374 |Declividade < 15% |2,982 |

|Teor equivalente de U |2,506 |Zona caulinizada |3,720 |

Figura 1: Mapa de Favorabilidade para caulim da região de Campo Alegre. Esse mapa foi obtido por interpolação dos Índices de Favorabilidade calculados para 16.952 células que recobrem toda a região. A técnica de interpolação usada nesse caso foi a do Inverso da Distância (ID), devido a grande quantidade de células calculadas. O valor do Índice de Favorabilidade é diretamente proporcional à probabilidade da área conter depósitos de caulim. A linha vermelha mostra o limite geológico da Bacia de Campo Alegre.

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS E BIBLIOGRAFIA BÁSICA

Biondi J.C., Vanzela G.A.e Bartoszeck M. (nesses Anais). Guias geológicos e geomorfológicos para a prospecção de depósitos de caulim na região de Campo Alegre (SC).

Harff J., Davis J.C. e Olea R.A. 1992. Quantitative assessment of mineral ressources with na application to petroleum geology. Nonrenewable Resources, 1:74-84.

McCammon R.B., Finch W.I., Kork J.O. e Bridges N.J., 1994, An integrated data-directed numerical method for estimating the undiscovered mineral endowment in a region: Nonrenewable Resources, vol.3, pp.109-122.

Pan G. 1993. Regionalized favorability thory for information synthesis in mineral exploration. Mathematical Geology, 25:603-631.

Pan G. & Porterfield B. 1995. Large-scale mineral potential stimation for blind precious metalore bodies. Nonrenewable Resources, 6:187-207.

Wang Y., Tan B.T., Wang Y. e Wu J. 1994. Information structure analysis for quantitative assessment of mineral resources and the discovery of asilver deposit. Nonrenewable Resources, 4:284-294.

ABSTRACT

FAVORABILITY INDEXES USED FOR KAOLIN PROSPECTION IN CAMPO ALEGRE REGION (BRAZIL, SC)

The most important kaolin deposits from Campo Alegre region (SC) were formed by the conjunction of at least one hydrothermal phase followed by many others weathering, supergenic, phases. Most part of the biggest kaolin mines from the southern part of Campo Alegre Basin IS distributed along a 13 Km long and 0,5 Km width bent zone that is parallel to structural alignments that point out the eastern Basin border. Gamaespectrometry may indicate hydrothermalized zones. Considering the 20 biggest mines, 17 are on high K2O grade regions, with equivalent potassium contents greater than 3,04% and lower than 3,58%. Practically all the biggest mines on region are placed where “F factor” is large, bigger than 10,05% and lower than 13,70%. The biggest mines are restricted to regions with altitudes between 950 and 1060 m. The average altitude of 23 mines is 1012,1(13,8 m. Zones with the best Favorability have Index greater than 22.

Key words: Kaolin deposits, Favorability Indexes, Campo Alegre (Brazil, SC)

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