Orientador: Carlos Roberto de Souza Filho

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: A pesquisa compreende estudos sobre a assinatura ultraespectral e multiespectral de fosfatos de origem ígnea e sedimentar contidos, respectivamente, nos depósitos de Catalão I (GO), Tapira (MG) e Rocinha-Lagamar (MG), centro-oeste do Brasil. Medidas de reflectância e emissividade (focadas na...

Resumo: A pesquisa compreende estudos sobre a assinatura ultraespectral e multiespectral de fosfatos de origem ígnea e sedimentar contidos, respectivamente, nos depósitos de Catalão I (GO), Tapira (MG) e Rocinha-Lagamar (MG), centro-oeste do Brasil. Medidas de reflectância e emissividade (focadas na faixa de 8-12µm) foram analisadas em conjunto com dados de Difração de Raios X e Fluorescência de Raios X visando a determinação da mineralogia e quimismo das rochas envolvidas nas áreas de estudo. Os fosfatos ígneos de Catalão I e Tapira, inseridos na Província Ígnea do Alto Paranaíba, encontram-se hospedados em complexos carbonatíticos. Apresentam Elementos de Terras Raras em sua composição e feições de absorção intrínsecas em espectros de reflectância em torno de 0,75µm. A profundidade e forma das feições auxiliam na identificação e qualificação de monazita, fluoroapatita e cloroapatita como minerais de minério. Associações comuns nas zonas mineralizadas e que apresentam assinaturas espectrais características incluem fluoroapatite-ajoita-vermiculita; fluoroapatita-vermiculita-calcita e fluoroapatita-calcita-monazita. Teores anômalos de fosfato ocorrem na presença de vermiculita, flogopita, calcita, dolomita, caulinita e ajoita-corvusita, todos passíveis de identificação através de espectros de reflectância. Os fosfatos metassedimentares de Rocinha e Lagamar, inseridos na Faixa de Dobramentos Brasília, encontram-se hospedados em fosfoarenitos de origem controversa no Grupo Bambuí. Correspondem a fluorapatitas, onde o intemperismo, além de mudanças próprias da apatita durante o ciclo do P sedimentar, removeram seu conteúdo de ETR. As argilas presentes nesses depósitos podem ser utilizadas como indicadores indiretos da presença de teores anômalos de fosfatos. As assembléias minerais observadas incluem illita-fluoroapatita-quartzo; fluoroapatita-caulinita-quartzo; fluoroapatita-illita-muscovita. Clorita e calcita são minerais subordinados. As análises espectro-mineralógicas, difratométricas e geoquímicas de rochas desses depósitos permitiram a constituição de bibliotecas espectrais que foram utilizadas para subsidiar a classificação espectral de dados do sensor ASTER adquiridos sobre as áreas de estudo. As técnicas Spectral Angle Mapper (SAM) e Mixture Tuned Matched Filtering (MTMF) foram testadas. No complexo de Catalão I foi possível separar, nas imagens, zonas ricas em monazita, vermiculita, foscorito magnetítico e solos isalteríticos com baixo teor de fosfatos. No complexo de Tapira e região de Araxá, foi possível distinguir ajoita-corvusita, isalteritos com fosfatos secundários, vermiculita e carbonatitos picríticos. Nas minas de Rocinha e Lagamar, foi possível discriminar as rochas encaixantes das rochas hospedeiras nas imagens em base a feições das argilas. Em Rocinha, fosfoarenitos apatiticos com ilita, fosfoarenitos calcareos con ilita e muscovita, arenitos calcáreos e solos transportados foram discriminados. Estes resultados reforçam a potencialidade de qualificar e quantificar fosfatos a partir de sensores hiperespectrais orbitais (Hyperion, HyMap) e aerotransportados (ProspecTIR) atualmente em operação e outros sensores próximos a serem colocados em funcionamento (EnMap, PRISMA, HISUI, HyspIRI), com desdobramentos importantes para programas de exploração mineral

Abstract: In order to aid phosphate exploration programs, this research defined the reflectance and emission spectroscopy of cretacic carbonatites related to igneous phosphates and neoproterozoic phosphoritic rocks from the Catalão I (GO), Tapira, Rocinha and Lagamar (MG) mine sites, Midwestern...

Abstract: In order to aid phosphate exploration programs, this research defined the reflectance and emission spectroscopy of cretacic carbonatites related to igneous phosphates and neoproterozoic phosphoritic rocks from the Catalão I (GO), Tapira, Rocinha and Lagamar (MG) mine sites, Midwestern Brazil. The main goal of this study was to identify mineral and lithotype endmembers that can be tracked and detected through multispectral remote sensing using ASTER images. Reflectance, Diffuse reflectance and emission measurements were analyzed with X Ray Fluorescence and X Ray Diffraction data to diminish uncertainties and have a full knowledge of the chemistry and mineralogy of the studied locations. For the igneous carbonatitic phosphates of Catalão I and Tapira complexes, inserted in the Alto Paranaíba Igneous Province (PIAP) it was determined that the REEs inclusions present in phosphates can be detected through reflectance spectroscopy, leading to mineral species recognition by analyzing of the 0.75µm absorption feature. In this region of the spectra, in the context of carbonatitic intrusions and REEs concentration, monazite, fluorapatite and apatite-(Cl) can be distinguished with Hyperspectral reflectance spectrometers from raw samples. Main mineral assemblages were fluorapatite-ajoite-vermiculite; fluorapatite-vermiculite-calcite and fluorapatite-calcite-monazite. It was also possible to recognize vermiculite, phlogopite, calcite, dolomite, kaolinite and ajoite-corvusite as secondary absorption features related to high phosphatic concentration. For the metasedimentary phosphates of Rocinha and Lagamar that correspond to sedimentary apatites-(F), those REEs absorption features that discriminated igneous phosphates are not present, probably due to weathering of apatite and natural changes on the crystal structure that happen during the P cycle. However, for the Rocinha and Lagamar mine sites, it was observed that clays were secondary markers that indicated high or mild phosphate yield. Mineral assemblages observed for the sedimentary phosphates were illite-fluorapatite-quartz; fluorapatite-kaolinite-quartz; fluorapatite-illite-muscovite. Chlorite and calcite are secondary absorption features. With these results, spectral libraries were mounted and tested in ASTER images from the Catalão I and Tapira Carbonatitic Complexes and from the Rocinha and Lagamar mines. Spectral Angle Mapper (SAM) and Mixture Tuned Matched Filtering (MTMF) were performed on the images, being able to distinguish pixels with high favourability of monazite, vermiculite, magnetitic phoscorite and isalteritic soils of poor phosphate content for Catalão I. Ajoite-Corvusite, Secondary phosphates, vermiculite and Picritic Carbonatite was discriminated for the Tapira and Araxá region, indicating previously unmapped occurrences. Using MTMF in the Tapira image, it was possible to refine the SAM results, allowing better accuracy with the same endmembers, giving low infeasibility results with high Matched Filtering results for 75% of the endmembers. In the Rocinha and Lagamar mines, it was able to discriminate wall rock from mine-objective rock using the Lagamar mine endmembers. The Rocinha mine endmembers were of adequate use for the Rocinha mine, but failed to distinguish mined rock from wall rock in the Lagamar mine, probably given their higher kaolinite content. These results encourage further exploration of the data with current (Hyperion, ProspecTIR, HyMap) and future (EnMap, PRISMA, HISUI, HyspIRI) hyperspectral data in order to fully quantify phosphate favourability in phosphate exploration programs