Utilização da técnica de processo analítico hierárquico (AHP) na avaliação da "favorabilidade" para a prospecção mineral de cromo na região de Pinheiros Altos, município de Piranga, MG, Brasil

Geologia

Utilização da técnica de processo analítico hierárquico (AHP) na avaliação da "favorabilidade" para a prospecção mineral de cromo na região de Pinheiros Altos, município de Piranga, MG, Brasil

Edson Ricardo Soares Pereira da Cunha

Geólogo (UERJ). Mestrando em Sensoriamento Remoto - INPE

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Marcus Vinícius de Oliveira

Engenheiro Geólogo (UFOP). Mestrando em Sensoriamento Remoto - INPE

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Fábio Roque Moreira da Silva

Geólogo (USP). Mestrando em Sensoriamento Remoto - INPE

E-mail: [e-mail]

Resumo

Técnicas de integração, manipulação e análise espacial de dados foram utilizadas nesse trabalho, visando à seleção de áreas potenciais para a prospecção de cromo, tendo como base um modelo prospectivo descritivo criado a partir da análise qualitativa dos diversos dados. Os dados geoquímicos foram obtidos por amostragem de concentrados de bateia nas drenagens, numa área de aproximadamente 50 km², sendo esses concentrados posteriormente analisados quimicamente através do método de absorção atômica.

Os dados obtidos nas análises químicas foram cruzados com dados geológicos utilizando um Sistema de Informação Geográfica (SIG), com o objetivo se se obter uma melhor caracterização do potencial mineral da área para mineralizações de cromo.

Geologicamente, a área localiza-se na borda sudeste do Cráton do São Francisco, sendo caracterizada por uma seqüência vulcano-sedimentar e corpos granitóides de idade arqueana.

Como ferramenta de geoprocessamento, foi utilizada a técnica de avaliação por análise multicritério definida através do operador Fuzzy Ponderado. Utilizou-se também como ferramenta o Processo Analítico Hierárquico (Analytical Hierachy Process - AHP), para o auxílio na tomada de decisão e definição dos pesos (grau de importância) dos diversos atributos de entrada.

A partir dos dados obtidos, foi possível selecionar algumas áreas dentro da região de estudo, com características interessantes para a realização de uma pesquisa. Com isto pôde-se estimar a importância da avaliação de "favorabilidade" utilizando um SIG em atividades de pesquisa mineral para dar suporte a geração de um modelo prospectivo.

Palavras-chave: Geoprocessamento, Sistema de Informação Geográfica, Processo Analítico Hierárquico, Piranga.

Abstract

Techniques of integration, manipulation and spatial analyze data were utilized these work, viewing selected potential areas to chrome prospecting, using as basis a prospective descriptive model elaborated from quantitative analyze of the several data. The geochemic data were obtained through sampling of heavy minerals along the stream water (drainage), an area of approximately 50 km². These data were chemically analyzed based on atomic absorption.

The chemical data were crossed with geological data using a GIS (Geographical Information Systems), viewing a best characterization of mineral potential of the area to chrome mineralization.

Geologically, the area located in the southeast border of São Francisco Craton, and is related to a volcano-sedimentary sequence and granitoid bodies with Archean ages.

It was use, as Geoprocessing tool, the technique of multicriteria evaluation, defined through a Fuzzy weighting operator (in this case, Analytical Hierachy Process - AHP), to help in the decision taking and definition of the weights in the several attributes input.

With these data in hands, was possible to select some areas, in the study region, with interesting characteristics to the realization of the researches. Herewith was possible to estimate the importance of the favorably evaluation, using GIS, in the mineral research activities to give support in the generation of a prospective model.

Keywords: Geoprocessing, Geographical Information Systems, Analytical Hierachy Process, Piranga.

1. Introdução

A área alvo desse trabalho encontra-se num contexto geológico que abrange a borda sudeste do Cráton do São Francisco, englobando o Complexo Santo Antônio do Pirapetinga, o Supergrupo Rio das Velhas (unidades inferior e média) e corpos granitóides (Raposo, 1991). Estruturalmente a área é caracterizada por uma grande quantidade de falhas de empurrão.

O objetivo do trabalho foi, utilizando um Sistema de Informação Geográfica (SIG), determinar áreas mais favoráveis para ocorrência de mineralizações de cromo, a partir da integração de dados geológicos e geoquímicos.

Como ferramenta de geoprocessamento foi utilizada a ferramenta de avaliação por análise multicritério, definida através do operador Fuzzy Ponderado. Utilizou-se da técnica de processo analítico hierárquico (Analytical Hierachy Process - AHP), definida por Saaty (1992), para o auxílio na tomada de decisão e definição dos pesos.

2. Localização Área

A área de estudo está localizada no Estado de Minas Gerais (Figura 1) e pertence ao município de Piranga. Faz fronteira ao sul com a vila de Pinheiros Altos e ao norte com o povoado de Cristais, já próximo dos limites com o município de Mariana.

Figura 1
- Localização da área de estudo.

3. Geologia

A área de estudo está compreendida na borda sudeste do Cráton do São Francisco, também denominada por Almeida (1977) de Província Estrutural São Francisco. Sua litologia é caracterizada por uma seqüência vulcano-sedimentar de idade arqueana e por suítes de corpos granitóides, de idades que variam do Arqueano ao Proterozóico Inferior e por um magmatismo que varia de composições ácidas até intermediárias. Raposo (1991) caracterizou a área de estudo em 3 unidades regionalmente representativas (Figura 2).

Figura 2
- Mapa Geológico, modificado de Raposo (1991).

O Complexo Santo Antônio do Pirapitinga é caracterizado por rochas metabásicas, metaultrabásicas e gnaisses tonalíticos e trondhjemíticos, com zonas microclinizadas localizadas e bandas subordinadas de xistos, formação ferrífera e quartzitos, onde ocorre, ainda, uma grande quantidade de diques metabásicos, ricos em magnésio e ferro.

O Supergrupo Rio das Velhas, é dividido em Unidade Inferior (xistos, anfibolitos, metaultrabasito e rochas calcissilicáticas subordinadas), Unidade Média (xistos e formações ferríferas com magnetita e anfibolitos subordinados) e Unidade Superior (metassedimentos clásticos, xistos, quartzitos e lentes subordinadas de metaconglomerado).

Os granitos e granodioritos Ribeirão Pinheirinho caracterizam-se por corpos granitóides de caráter calcialcalino e metaluminoso e foram interpretados por Raposo (1991) como sendo de origem intraplacas e arco vulcânico.

4. Modelo Prospectivo

Segundo Raposo (1991), o ambiente geotectônico, da área estudada, é favorável ao desenvolvimento de mineralizações auríferas e de outros metais como cromo, cobre e zinco.

Como os princípios físicos e químicos que governam a formação de depósitos minerais são, em sua maioria, casos muito complexos para uma previsão direta segundo teorias expressas matematicamente, a busca de sítios favoráveis deve basear-se principalmente em relações empíricas, com a ajuda descritiva do modelo do depósito (Bonham-Carter, 1994).

Esse modelo consiste num número de depósitos conhecidos, similares o suficiente em termos de suas características, sendo tratado como modelo descritivo e podendo guiar a pesquisa para novos depósitos do mesmo tipo. A descrição de um modelo de depósito inclui a avaliação dos processos físicos e químicos que controlam a sua formação. Nesse ponto um SIG executa um papel importante na seleção e derivação de dados que serão considerados como evidências.

Através da análise geoquímica do Cr e CO, nota-se a existência de um controle litológico, pois as drenagens onde estão localizadas as anomalias desses elementos cortam a montante dos pontos amostrados, rochas do domínio de metaultrábásicas do Complexo Metamórfico Santo Antônio do Pirapetinga (mv1), logo admite-se que essa unidade é a de maior potencial para ocorrências de cromo. Em perfis geológicos realizados na região, observa-se a existência de corpos de rochas ultramáficas também dentro da Unidade Média do Supergrupo Rio das Velhas e da Unidade Asap do Complexo Metamórfico Santo Antônio do Pirapetinga. Essa observação é de grande relevância para determinação dos pesos de cada unidade no Mapa Geológico Ponderado, uma vez que estas unidades também receberam valores diferentes de zero.

Os teores de cromo nas amostras variaram entre 300 ppm e 19.700 ppm, com aproximadamente 20% dos resultados acima de 10.000 ppm. Esses teores elevados estão relacionados também aos maiores valores de cobalto. A associação desses dois elementos é também um critério importante na seleção das áreas mais favoráveis.

5. Fundamentação Teórica

5.1 Média Ponderada

Nesse método cada, mapa de entrada é utilizado como uma evidência, recebendo um peso que depende de sua importância para a hipótese que está sendo considerada. Cada plano de informação receberá um peso diferente, bem como as respectivas classes temáticas dos dados de cada plano de informação.

Nesse trabalho, o plano de informação que representa o mapa geológico teve suas classes ponderadas a partir de pesos definidos empiricamente com base nos conhecimentos de campo e do modelo prospectivo que se está buscando (Figura 3).

Figura 3
- Imagem em níveis de cinza gerada a partir da ponderação do mapa geológico, mostrando o peso relativo de cada litologia.

5.2 Método Fuzzy

O conjunto Fuzzy é uma metodologia de caracterização de classes, que por várias razões não possuem limites rígidos entre si, ou estes não podem ser definidos. Então o ideal é trabalhar sempre com dados em representação contínua e utilizar análises quantitativas sobre os mapas geográficos. Isso eqüivale, na prática, a trabalhar sempre com modelos numéricos de terreno para representar as diversas variáveis espaciais. Para isso é necessário que os dados sejam numéricos e os valores da grade variem entre 0 e 1.

5.3 Técnica de Processo Analítico Hierárquico (AHP)

O primeiro passo para a aplicação dessa técnica é a elaboração de uma relação de importância relativa entre as evidências. Essa relação é utilizada como dado de entrada em uma matriz de comparação pareada, onde são calculados os autovalores e autovetores da matriz. Os pesos de cada membro Fuzzy eqüivalem, então, aos autovetores da matriz de comparação pareada. Assim, conforme uma escala predeterminada, que vai de 1 a 9, onde o valor 1 eqüivale à importância igual entre os fatores e o valor 9, a importância extrema de um fator sobre o outro que está sendo comparado e, assim, as diversas variáveis são analisadas.

Com base na comparação, a AHP pondera todos os subcritérios e critérios e calcula um valor de razão de consistência entre [0,1], com 0 indicando a completa consistência do processo de julgamento.

6. Materiais e Métodos

Durante a fase de campo foram coletadas 41 amostras de concentrado de bateia, numa área de 51,3 km². O material foi posteriormente analisado quimicamente pelo método da absorção atômica para a obtenção dos teores de Cr e Co.

O software de SIG utilizado nesse trabalho foi o SPRING 3.4. Para modelar a distribuição no espaço dos teores de Cr e Co na área de estudo, foi gerado um Modelo Numérico de Terreno (MNT) na forma de grade retangular (matricial) com resolução de 30 x 30 metros. Foi utilizado o método de interpolação por média ponderada a partir dos valores de cota dos oito vizinhos mais próximos.

A partir do MNT de cada elemento químico, foi realizada uma operação Fuzzy que transformou os valores da grade em valores de 0 a 1. Para isso foi utilizada a função quadrática. Essa e outras operações foram feitas através de uma linguagem de programação, chamada de LEGAL (Linguagem Espacial para Geoprocessamento Algébrico).

O Mapa Geológico foi ponderado em valores também de 0 a 1 (Apêndice 2), onde o valor de cada unidade litológica foi determinado com base no conhecimento empírico da área de estudo.

As grades retangulares dos membros Fuzzy de cromo e cobalto foram combinadas, através da técnica de multicritério (operador Fuzzy Ponderado - Técnica AHP), com a grade da geologia ponderada.

7. Resultados

Primeiramente foram geradas as imagens em níveis de cinza dos três dos planos de informação: valores geoquímicos de cromo (Figura 4), valores geoquímicos de cobalto (Figura 5) e mapa geológico ponderado. Isto foi feito com o objetivo de se analisar cada plano de informação separadamente.

Figura 4
- Imagem em níveis de cinza gerada a partir da grade de valores geoquímicos de cromo.

Figura 5
- Imagem em níveis de cinza gerada a partir da grade de valores geoquímicos de cobalto.

Na análise multicritério pela técnica AHP, foram comparadas as importâncias entre os três planos de informação (Figura 6), sendo gerada uma grade, que, posteriormente, foi fatiada para se obter um mapa temático de seleção de áreas potenciais para a prospecção de cromo (Figura 7).

Figura 6
- Relação entre os pesos atribuídos a cada categoria, utilizada na análise multicritério (técnica AHP), visualizada na janela do SIG SPRING 3.4.

Figura 7
- Mapa temático das áreas potenciais para a prospecção de cromo.

Assim foi possível determinar e quantificar, com maior precisão, qual o tamanho da áreas com: alto, médio, baixo e nenhum (< Background) potencial para a prospecção de cromo (Tabela 1).

Tabela 1
- Relação das áreas com potencial a prospecção de cromo.

8. Conclusões

A análise multicritério pela técnica AHP obteve um resultado satisfatório, selecionando áreas coerentes com o modelo prospectivo, porém deve-se ressaltar que, a partir das diversas relações de importância testadas, observou-se que a variável litologia deve sempre ser considerada a mais importante, para, assim, evitar que sejam selecionadas áreas onde existam rochas sem nenhum potencial para ocorrências minerais.

Finalmente pode-se dizer que a utilização do SIG vem ajudar, cada vez mais, na pesquisa mineral, uma vez que em contrapartida a descoberta de novos depósitos minerais torna-se mais difícil. O SIG pode, quando utilizado corretamente, ser uma poderosa ferramenta na integração de dados e na geração de novas informações oriundas de integrações.

9. Referências Bibliográficas

Artigo recebido em 22/01/2001.

• ALMEIDA, F. F. M. Províncias estruturais brasileiras. In: SIMPÓSIO DE GEOLOGIA DO NORDESTE, 6, 1977. Campina Grande, PE. Anais... Campina Grande: SBG, 1977. p. 363-391.
• BONHAM-CARTER, G.F. Geographic information systems for geoscientists, modelling with GIS Pergamon, 1994. 397 p.
• RAPOSO, F. O. Programa levantamentos geológicos básicos do Brasil Folha Rio Espera. SF. 23-X-B-IV. Belo Horizonte: DNPM/CPRM, 1991. 200p.
• SAATY, T. L. Multicriteria decision making - The analytical hierarchy process, Pittsburg: RWS Publications, 1992.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  22 Ago 2003
• Data do Fascículo
  Jun 2001

Histórico

• Recebido
  22 Jan 2001