Integração de dados aéreos gamaespectrométricos com imagens TM-Landsat no mapeamento geológico da área do Pojuca, província mineral de Carajás

Integration of airborne gammaspectrometric data with Landsat TM in the geological mapping of the Pojuca area, Carajás mineral province

Resumos

Esta pesquisa enfoca a integração digital de dados aéreo-gamaespectrométricos com dados TM-Landsat no mapeamento geológico da área do Pojuca, Província Mineral de Carajás (Região Amazônica). A área de estudo está relacionada com gnaisses, metassedimentos e metavulcânicas de idade Arqueana e granitos anorogênicos do Proterozóico Médio. A cobertura vegetal é típica de floresta tropical úmida de terra firme. A integração dos dados TM-Landsat e gamaespectrométricos produz produtos realçados, os quais mostram os relacionamentos espaciais entre morfologia do terreno e radioatividade do substrato, que são indicadores valiosos da distribuição de unidades litológicas, estruturas, tipos de rochas e processos de metassomatismo hidrotermal. Apesar da baixa resolução espacial dos dados aéreo-gamaespectrométricos, os produtos integrados gama/TM-Landsat apresentam-se como uma poderosa ferramenta para o mapeamento geológico na área de pesquisa. Os resultados da investigação enfatizam a importância do uso da integração digital de dados baseada em imagens orbitais de sensores remotos e dados aerogeofísicos, como uma rotina no mapeamento sistemático da Região Amazônica, particularmente nas regiões onde dados aerogeofísicos estão disponíveis.

Digital integrated products; Landsat TM; Gamma ray; Carajás; Amazon region; Geologic remote sensing


This research focuses on the digital integration of airborne gamma ray and Landsat TM data for geological mapping in the Pojuca Area, Carajás Mineral Province (Brazilian Amazon Region). The study area is related to Archean gneisses, metasediments and metavolcanics, and anorogenic granites with Middle Proterozoic age. The vegetation is typical of tropical upland rain forest. The integration of Landsat TM and gamma ray spectrometric data produces enhanced products which show the spatial relationships between terrain morphology and bedrock radioactivity, valuable indicators of lithological unit distribution, structures, rock types and hydrothermal metasomatism processes . Despite the low spatial resolution of the airborne gamma ray data, the gamma ray/Landsat TM products have provided a powerful investigative tool for geologic mapping in the area. Results of this research emphasize the importance of using digital integration based on orbital remote sensing and aerogeophysical data as a routine in systematic mapping in the Amazon Region, particularly for large areas where airborne geophysical data are available.

Digital integrated products; Landsat TM; Gamma ray; Carajás; Amazon region; Geologic remote sensing


Integração de dados aéreos gamaespectrométricos com imagens TM-Landsat no mapeamento geológico da área do Pojuca, província mineral de Carajás

R. R. Dias1 & W. R. Paradella2

1Sistema Estadual de Planejamento e Meio Ambiente - SEPLAN, Palácio Araguaia,

Praça dos Girassóis, 77003-020 Palmas, TO.

2Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, C. P. 515,

12201-970 São José dos Campos, SP.

Esta pesquisa enfoca a integração digital de dados aéreo-gamaespectrométricos com dados TM-Landsat no mapeamento geológico da área do Pojuca, Província Mineral de Carajás (Região Amazônica). A área de estudo está relacionada com gnaisses, metassedimentos e metavulcânicas de idade Arqueana e granitos anorogênicos do Proterozóico Médio. A cobertura vegetal é típica de floresta tropical úmida de terra firme. A integração dos dados TM-Landsat e gamaespectrométricos produz produtos realçados, os quais mostram os relacionamentos espaciais entre morfologia do terreno e radioatividade do substrato, que são indicadores valiosos da distribuição de unidades litológicas, estruturas, tipos de rochas e processos de metassomatismo hidrotermal. Apesar da baixa resolução espacial dos dados aéreo-gamaespectrométricos, os produtos integrados gama/TM-Landsat apresentam-se como uma poderosa ferramenta para o mapeamento geológico na área de pesquisa. Os resultados da investigação enfatizam a importância do uso da integração digital de dados baseada em imagens orbitais de sensores remotos e dados aerogeofísicos, como uma rotina no mapeamento sistemático da Região Amazônica, particularmente nas regiões onde dados aerogeofísicos estão disponíveis.

Palavras-Chave: Produtos digitais integrados; TM-Landsat; Gamaespectrométricos; Carajás; Região Amazônica; Sensoriamento Remoto Geológico.

Integration of airborne gammaspectrometric data with Landsat TM in the geological mapping of the Pojuca area, Carajás mineral province - This research focuses on the digital integration of airborne gamma ray and Landsat TM data for geological mapping in the Pojuca Area, Carajás Mineral Province (Brazilian Amazon Region). The study area is related to Archean gneisses, metasediments and metavolcanics, and anorogenic granites with Middle Proterozoic age. The vegetation is typical of tropical upland rain forest. The integration of Landsat TM and gamma ray spectrometric data produces enhanced products which show the spatial relationships between terrain morphology and bedrock radioactivity, valuable indicators of lithological unit distribution, structures, rock types and hydrothermal metasomatism processes . Despite the low spatial resolution of the airborne gamma ray data, the gamma ray/Landsat TM products have provided a powerful investigative tool for geologic mapping in the area. Results of this research emphasize the importance of using digital integration based on orbital remote sensing and aerogeophysical data as a routine in systematic mapping in the Amazon Region, particularly for large areas where airborne geophysical data are available.

Key words: Digital integrated products; Landsat TM; Gamma ray; Carajás; Amazon region; Geologic remote sensing.

INTRODUÇÃO

Grandes programas de levantamentos geológicos, geofísicos e radarmétricos têm sido concentrados na Amazônia brasileira nas últimas décadas, cujos dados se encontram, principalmente, em agências governamentais (DNPM, CPRM, PETROBRÁS, entre outras). Contudo, devido à complexidade deste ambiente (densa cobertura vegetal, intenso intemperismo, dificuldades de acesso, poucos afloramentos de rochas, etc.), o conhecimento geológico atual ainda é precário, com grandes áreas mapeadas apenas ao nível de reconhecimento (Berbert, 1989).

Do acervo de dados disponíveis, os de natureza geofísica, recobrindo mais de 50% desta região, tem sido comumente utilizados no formato de mapas de contornos (Marinho & Azevedo, 1986; Araújo, 1991; Oliveira, 1994, entre outros). Uma alternativa que tem sido mais recentemente explorada, neste tipo de ambiente, é a transformação destes dados no formato raster e sua integração com outros tipos de dados, através de sistemas de processamento digital de imagens e de informações geográficas (Rolim, 1993; Bicho, 1994; Dias, 1994; Martini, 1995; Paradella et al., 1997, entre outros).

A transformação de dados geofísicos em imagens digitais é vantajosa, porque as gradações das respostas geofísicas (radiométricas, magnéticas, gravimétricas, etc.) das rochas são exibidas em níveis de cinza e a acuidade visual humana na interpretação é maximizada quando tais imagens são apresentadas como composições coloridas (Drury & Walker, 1987).

A integração digital de dados de diferentes naturezas não é uma abordagem nova nas Geociências. Ela decorre da tendência natural dos geocientistas de buscar correlações espaciais entre variáveis distintas e da potencialidade do uso da tecnologia computacional como a alternativa mais adequada à análise e à extração de informações, particularmente as de interesse geológico (Aarnisalo, 1984; Gaál, 1988; Harris et al., 1990; Almeida Filho, 1995, entre outros). É neste contexto que este trabalho apresenta os resultados da integração de dados aéreos gamaespectrométricos e imagens do sensor TM (Thematic Mapper) do satélite Landsat-5, em mapeamento geológico no flanco norte da Serra dos Carajás (Área do Pojuca). A investigação é parte de um programa de pesquisa de longa duração implementado em Carajás, que visa o desenvolvimento e a avaliação de metodologias de extração de informações geológicas, através de sensores remotos, de ambientes de floresta tropical úmida.

ÁREA DE ESTUDO E GEOLOGIA

A área da investigação, com dimensões de 15,3 x 15,3 km, está inserida na parte oriental da Região Amazônica, sudeste do Estado do Pará (Fig. 1). Esta área foi escolhida devido à sua importância econômica (associada com a faixa de mineralizações sulfetadas de Cu-Zn do Igarapé Pojuca), à disponibilidade de dados geológicos em diferentes escalas (regional, semi-detalhe e detalhe) e à existência prévia de um banco de dados digitais georreferenciados (Paradella et al., 1990).

Figura 1
- Localização da área de estudo.
Figure 1 - Location on the study area.

Em termos fisiográficos, a região exibe um relevo heterogêneo. As áreas mais elevadas estão relacionadas à extensos platôs com altitude média de 650 metros. As áreas mais arrasadas são caracterizadas por relevos suaves e colinosos com altitudes médias de 150 a 200 metros. A gradação entre estes extremos, ocorre através de um sistema de serras e vales alongados, segundo a estruturação regional W-NW. De modo geral, os solos são bastante profundos, atingindo até 50 metros na área mineralizada em Cu-Zn (Moura, 1982) e a cobertura vegetal é típica da floresta de terra firme, composta por três formações principais: a Floresta Equatorial Ombrófila Densa, a Floresta Equatorial Ombrófila Aberta e a Floresta Aluvial (Paradella et al., 1994).

Geologicamente, a área de estudo está localizada no Cráton Amazônico e é parte da Província Mineral de Carajás, palco de intensivos programas mais sistemáticos de levantamentos geológicos somente a partir do final da década de 60, com a descoberta dos depósitos de ferro de Carajás (Beisiegel et al., 1973; Silva et al., 1974; Hirata et al., 1982; DOCEGEO, 1988; Araújo, 1991; Oliveira, 1994, entre outros).

A evolução geológica e tectônica da região apresenta ainda muitas controvérsias e tem permitido diferentes modelos evolutivos, reflexos da complexidade do ambiente e da falta de informações mais consistentes. Assim, Cordani & Brito Neves (1982) e Tassinari et al. (1987), baseados principalmente em datações radiométricas, propuseram um modelo geotectônico com cinturões móveis proterozóicos (composto por rochas gnáissicas, metavulcânicas e metassedimentos) nas bordas de núcleos cratônicos arqueanos com rochas granulíticas e migmatíticas.

Hasui et al. (1984) e Hasui & Haralay (1985), apre-sentaram um modelo alternativo baseado em dados geológicos e geofísicos. Neste modelo, a estruturação tectônica da região Oriental Amazônica seria constituída por vários blocos crustais arqueanos compostos comumente por granitóides e sequências metavulcano-sedimentares (tipo greenstone belts).

Da integração dos trabalhos regionais e de detalhe da Província Mineral de Carajás, realizados pela CVRD e DOCEGEO (DOCEGEO, 1988), é reconhecido um núcleo granito-greenstone envolvido por terrenos granito-gnáissicos. As seqüências tipo greenstone belt foram agrupadas no Grupo Andorinhas, enquanto que as faixas de rochas supracrustais, fortemente lenticularizadas, constituiriam o Supergrupo Itacaiúnas (Grupos Grão Pará, Igarapé Salobo, Igarapé Pojuca, Igarapé Bahia e Buritirama). A esse supergrupo é atribuída uma evolução em ambiente vulcano-sedimentar, de idade arqueana, mas litologicamente distinto das seqüências tipo greenstone belts.

Com os mapeamentos regionais posteriores executados principalmente, pela CPRM e UFPa (Araújo et al., 1988; Araújo 1991; Oliveira, 1994; Costa et al., 1994), um novo modelo de evolução geotectônica foi proposto para a região de Carajás. Neste modelo, a área de estudo estaria inserida no Cinturão Itacaiúnas, composto por dois domínios estruturais: o imbricado (sistemas de cavalgamentos oblíquos, com movimentação sinistral e orientação geral E-W) e o transcorrente (sistemas de transcorrência sinistral da Serra dos Carajás e do Cinzento). Ao domínio da Serra dos Carajás foi associada uma megaestruturação em flor positiva.

Na área da pesquisa, as principais fontes de informação geológica são frutos dos mapeamentos e sínteses geológicas conduzidas pela DOCEGEO (1984, 1988) e UFPa (Macambira et al., 1990). Segundo estes autores, as litologias na área seriam representadas pelo Complexo Xingu (gnaisses), Grupo Igarapé Pojuca (metavulcânicas e metassedimentos clasto-químicos), Grupo Rio Fresco ou Formação Igarapé Azul (metassedimentos), Gabro Santa Inês, Granito Itacaiúnas, além de rochas plutônicas básicas mesozóicas (diques de diabásio) e coberturas cenozóicas (lateritas, aluviões e colúvios).

Figura 2 - Mapa litológico da área do Pojuca elaborado por DOCEGEO (1984)
Figure 2 - Lithological map of the Pojuca area done by DOCEGEO (1984).

DOCEGEO (1988) caracterizou o Complexo Xingu como constituído por rochas gnáissicas, às vezes migmatizadas, de composições tonalíticas, trondhjemíticas e/ou granodioríticas, tidas como retrabalhamento metamórfico sobre terrenos graníticos arqueanos. Em adição, subdividiu o Grupo Igarapé Pojuca nas Formações Bueno e Corpo 4, relacionadas com seqüências de rochas metavulcânicas básicas e intermediárias alteradas por ação hidrotermal e rochas metassedimentares de composição variada, respectivamente. Finalmente, aos metas-sedimentos que cobrem grandes extensões na Serra dos Carajás foram atribuídas correlações com litologias do Grupo Rio Fresco (Cunha et al., 1984).

Figura 3 - Mapa litológico da área do Pojuca elaborado por Macambira et al. (1990).
Figure 3 - Lithological map of the Pojuca area done by Macambira et al. (1990).

Macambira et al. (1990), nos Projetos Serra Norte e Pojuca, propuseram uma coluna litoestratigráfica alternativa para a área, com subdivisões nos Grupos Grão-Pará e Igarapé Pojuca. No caso do Grupo Igarapé Pojuca foi adicionada, às formações já estabelecidas por DOCEGEO (1988), a Formação Gameleira, composta por metas-sedimentos (metarenitos e metassiltitos). Estes autores também definiram a Formação Igarapé Azul, composta por rochas metassedimentares sobrejacentes ao Grupo Grão-Pará, e que não teria correlações com as litologias do Grupo Rio Fresco. Além disso, a Formação Igarapé Azul estaria sobreposta ao Grupo Igarapé Pojuca através de inconformidade tectônica. Por último, tais autores cartografaram corpos gabróicos na área, englobados sob a denominação de Gabro Santa Inês e sugeriram o termo Granito Itacaiúnas para o corpo granítico intrusivo nas rochas metavulcano-sedimentares do Grupo Igarapé Pojuca, na porção ocidental da área de estudo.

Os mapeamentos realizados pela CPRM na Folha Serra Pelada (Oliveira, 1994) cartografaram os gnaísses do Complexo Xingu e concluíram que as rochas metavulcano-sedimentares do Grupo Igarapé Pojuca e os metassedimentos da Formação Igarapé Azul equivalem, respectivamente, ao Grupo Grão-Pará (Formação Parauapebas) e à Formação Águas Claras de Araújo et al. (1988). Ainda neste trabalho foram também individualizados nos domínios do Complexo Xingu, granitóides à duas micas com monzogranitos dominantes e, subordinadamente, granodioritos e sienogranitos, englobados sob a denominação de Granitos Plaquê.

BASE DE DADOS

O seguinte conjunto de dados foi utilizado na investigação: (1) mapas geológicos elaborados pela DOCEGEO (1984) e Macambira et al. (1990), nas escalas de 1:20.000 e 1:40.000, respectivamente; (2) mapas de localização de afloramentos de rochas e de análises petrográficas (total de 119 lâminas descritas) referentes aos trabalhos de Macambira et al. (1990) e Rolim (1993); (3) imagens digitais TM-Landsat 5 e (4) dados gamaespectrométricos aéreos.

As imagens TM-Landsat 5 (bandas refletidas) pertencem ao banco de dados digitais do Pojuca. A cena de interesse refere-se a órbita/ponto 224/64, quadrante C de 31/05/84, com elevação solar de 46º e azimute de 50º. Esta passagem foi escolhida, a fim de se evitar os efeitos da ação antrópica ligados às atividades de mineração presentes na área teste. As imagens TM-Landsat já se encontravam registradas ao sistema de coordenadas UTM e corrigidas dos efeitos atmosféricos através do método de subtração do pixel escuro (dark pixel subtraction method) de Chavez Jr. (1975). Maiores detalhes sobre as correções aplicadas às imagens TM-Landsat podem ser encontrados em Paradella et al. (1990).

Os dados gamaespectrométricos aéreos (U e Th em ppm; contagem total em cps e U/Th), sob a forma de grids gamaespectrométricos com resolução de 125 m, foram adquiridos junto à CPRM. O canal de potássio (%K) original não foi utilizado porque os arquivos originais apresentavam-se danificados. Em conseqüência da ausência deste dado ocorreu uma redução no número de produtos a serem gerados (razões K/U, K/Th) que facilitariam a detecção de corpos graníticos e de zonas de alteração hidrotermal. As emissões gama registradas para os três canais (U, Th e CT) foram coletadas durante o aerolevantamento geofísico executado pela Northway Survey Corporation Limited (NSCL, 1979). Este aerolevantamento, referente à Fase II do Projeto Geofísico Brasil-Canadá (PGBC), foi realizado no período de 1975-1976 sob as seguintes especificações: (1) espaçamento de 1 km entre as linhas de vôo NS; (2) altura média de vôo sobre o terreno de 150 m e (3) intervalo de amostragem ao longo de cada perfil de um segundo. A NSCL efetuou, também, as seguintes operações de processamento dos dados: (1) conversão para o sistema de coordenadas UTM; (2) correções de fundo atmosférico, altitude e efeito Compton; (3) conversão das taxas de contagem do U e Th para concentrações superficiais (ppm) e (4) geração de grids gamaespectrométricos com resolução de 625 m com interpolação linear (direção N-S) e spline cúbica (direção E-W) e mapas de contornos.

PROCESSAMENTO DOS DADOS

No fluxograma da Fig. 4 são mostradas as fases principais da pesquisa. Elas equivalem às fases de pré-processamento, processamento (realce e integração dos dados) e avaliação final dos produtos obtidos.

Figura 4
- Fluxograma exibindo as fases principais da integração de dados.
Figure 4 - Flow chart with the main steps in the data integration.

A fase de pré-processamento pode ser decomposta nas seguintes etapas: (1) digitalização e georreferenciamento dos mapas geológicos e de localização de afloramentos de rochas e de análises petrográficas, através do software SGI/INPE em ambiente PC; (2) análise e manipulação dos dados aéreos gama pelo Departamento de Geofísica da CPRM - DIGEOF (Rio de Janeiro) e (3) geração das imagens gama. No DIGEOF, após a análise das características intrínsecas dos dados gama, efetuou-se a multiplicação dos valores nos canais U e Th originais por um fator 10. Esta operação foi realizada devido à pequena faixa de valores presentes em cada um desses canais e para uma melhor precisão na interpolação para a gridagem de 125 m. Na seqüência, os grids de U, Th, CT de 625 metros de espaçamento, gerados pela NSCL, foram reamostrados para 125 m, utilizando-se o software BIGRID (GEOSOFT, 1986). Aplicou-se interpolações linear (direção N-S) e spline cúbica (direção E-W). A reamostragem dos grids seguiu os procedimentos técnicos de geração de malhas geofísicas, filtragens e mapas de contornos estabelecidos por Vasconcellos et al. (1994). Finalmente, os grids de 125 m de espaçamento foram importados para o ambiente SGI/INPE (ENGESPAÇO, 1995) e convertidos em imagens gama digitais. Essas imagens, com pixels equivalentes à malha do grid (125 x 125 m) foram reamostradas por convolução cúbica para pixel de 30 x 30 m de modo a equalizá-las com as imagens TM (Harris & Murray, 1989; Harris et al., 1990, 1994; Rolim, 1993). Na conversão dos dados para o formato raster, utilizou-se como método de quantização, a equalização linear. Mais detalhes sobre a geração das imagens gama podem ser encontrados em Dias (1994).

Para a fase de processamento, envolvendo o realce e a integração dos dados digitais aéreos gama e TM-Landsat 5, foi utilizado o software EASI/PACE da PCI, em ambiente UNIX (PCI, 1995). Como técnica de integração de imagens digitais, escolheu-se a transformação Intensidade, Matiz e Saturação (Intensity, Hue, Saturation - IHS), por ter se mostrado, a mais adequada pela literatura (Harris & Murray, 1989; Harris et al., 1990, 1994; Rolim, 1993; Paradella et al., 1997, entre outros).

Um aspecto importante, que merece ser discutido, refere-se à abordagem seguida na integração. Vários autores (Harris & Murray 1989; Harris et al. 1990; Harris, 1991) têm usado como canais de entrada (input) na transformação RGB-IHS os três canais U, Th e K simultâneamente. Neste tipo de esquema, as variações das respostas radiométricas, representadas pelas variações de matiz na composição colorida final, seguem a síntese de combinação de cores do diagrama ternário RGB.

No caso dos dados gamaespectrométricos de Carajás, a não disponibilidade do canal de %K tem mostrado que, apesar de fornecer resultados satisfatórios (Dias 1994, Martini, 1995), a integração IHS gama-TM/Landsat baseada no uso simultâneo dos canais U, Th e CT (diagrama ternário RGB) não evita a redundância inerente no produto final da contribuição do U e Th do canal de contagem total. Além disso, a combinação de cores, resultante da integração de respostas radiométricas provenientes simultaneamente dos três canais U, Th e CT, nem sempre é de fácil interpretação geológica na composição colorida final. Isto ocorre pela complexidade da associação das gradações de matizes com respostas integradas do background e de anomalias isoladas de CT, U e Th, que podem representar, geologicamente, fenômenos distintos (respostas de unidades litológicas, de tipos de rochas, de processos de metassomatismo, hidrotermalismo, etc.).

De modo a contornar estes inconvenientes, Paradella et al. (1997) optaram por uma abordagem alternativa que facilitasse a interpretabilidade geológica no produto integrado final. Neste sentido, tais autores apresentaram um modelo de integração de dados de sensores remotos (radar) e imagens gama, a partir da decomposição de cada canal gama via tabelas de pseudocores. Cada canal é usado, independentemente, como input na transformação RGB-IHS. Deste modo, os produtos integrados finais mostram as variações de respostas de U, Th e CT, de modo independente, favorecendo a interpretação do significado geológico das gradações de matizes e sua correlação com variações na topografia.

Assim, considerando as discussões anteriores, promoveu-se a integração dos dados gama e TM-Landsat seguindo os passos: (1) geração de tabelas de pseudocores (RGB para cada imagem gama de U, Th, CT e razão U/Th) e conversão para o espaço RGB; (2) aplicação da análise por componentes principais às imagens TM-Landsat e realce linear na primeira componente (imagem 1CP a ser usada como realce de relevo); (3) transformação RGB para IHS, utilizando-se os canais obtidos no item 1; (4) substituição dos canais intensidade (I) pela 1CP realçada linearmente e saturação (S) por uma imagem com valor constante (nível de cinza = 60) e, manutenção do canal de matiz (H) original, e (5) retorno ao espaço RGB, através da aplicação da transformação inversa IHS para RGB. Deste modo, foram obtidos quatro produtos finais que exibem matizes provenientes de cada um dos canais individuais U, Th, CT e U/Th e variações topográficas (relevo) originadas das imagens TM-Landsat.

Por último, realizou-se a análise visual dos produtos finais através de interpretação fotogeológica e de suas combinações com os dados geológicos no SGI/INPE. De posse dos mapas fotointerpretados foram realizadas verificações de campo. A avaliação final dos dados obtidos, digitalmente integrados, possibilitou a verificação de correlações entre respostas geofísicas, variações de morfologia do relevo, características superficiais (cobertura vegetal) e as informações geológicas disponíveis para a área de estudo (distribuição espacial das unidades litológicas, suas estruturas, descrição de afloramentos de rochas e análises petrográficas).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Foram analisados todos os produtos finais resultantes da integração dos dados gama e TM-Landsat. No entanto, apenas as imagens IHS combinando os canais CT/TM-Landsat e razão (U/Th)/TM-Landsat são apresentadas e discutidas neste trabalho (Figs. 5 e 6, respectivamente). Nas composições coloridas, a principal contribuição dos canais gama foi o fornecimento das variações de cores ou matizes (anomalias e background) ligadas às diferentes respostas radiométricas das rochas, enquanto os dados TM-Landsat contribuíram no realce das diferenças topográficas (elevação e declividade), função da estruturação e resistência das rochas à erosão.

No produto integrado CT/TM-Landsat, os mais baixos valores radiométricos correspondem às matizes de azul, os intermediários às tonalidades de verde, enquanto os mais altos valores equivalem às nuanças de amarelo e vermelho. Nesta composição colorida (Fig. 5), o Complexo Xingu, com topografia baixa e relevos colinosos, com partes planas e serras isoladas, aparece caracterizado por tons de vermelho-amarelado, amarelo e verde. Os mais altos valores radiométricos desse complexo (matizes amarelo e vermelho-amarelado, a e a1 na Fig. 5), são condizentes com as respostas de suas litologias de filiação ácida. Tais respostas são sugestivas da presença de granodioritos e gnaisses graníticos, não cartografados previamente, mas citados por Hirata et al. (1982), DOCEGEO (1988) e Macambira et al. (1990). Por outro lado, as áreas em matiz verde, i. e., áreas dos mais baixos valores radiométricos no domínio do Complexo Xingu (a2 na Fig. 5), estariam associadas com respostas de gnaisses tonalíticos, enquanto que, as gradações em vermelho ou os mais altos valores radiométricos detectados (b) estão espacialmente bem correlacionadas com os granitóides a duas micas, mapeados previamente como Unidade Plaquê pela CPRM (Oliveira, 1994). Estas mesmas variações de respostas radiométricas também foram verificadas nas imagens U/TM-Landsat e Th/TM-Landsat, fortalecendo estas correlações ou correspondências discutidas.

O Grupo Igarapé Pojuca, caraterizado por um relevo de serras alinhadas segundo a direção NW-SE apresenta, de modo geral, um comportamento de valores radiométricos baixos a intermediários. Os tons de azul (c) e ciano (c1), predominantes, são interpretados como reflexos da composição mineralógica das litologias metavulcano-sedimentares das formações Bueno, Gameleira e Corpo 4. No entanto, parte da Formação Bueno com matiz vermelho (c2), localizada no canto superior esquerdo da imagem, aparece com um comportamento radiométrico muito distinto das demais áreas de sua ocorrência. Este mesmo comportamento é verificado nas imagens U/TM-Landsat e Th/TM-Landsat, podendo ser resultante de enriquecimento supergênico em U e Th (influência do granito Itacaiúnas).

A Formação Igarapé Azul (relevo montanhoso mais elevado da área e com extensos topos planos) aparece, predominantemente, com matizes azul/ciano (d), indicativas de baixos valores radiométricos, reflexo em grande parte da sua composição sedimentar. O Granito Itacaiúnas, com formato elíptico e moderada resistência à erosão, é caracterizado por tons de verde-amarelado (e) e vermelho-amarelado (e1), valores radiométricos intermediários a elevados. As coberturas lateríticas que ocorrem associadas às litologias da Formação Igarapé Azul apresentam-se com baixos valores radiométricos (tons de azul/ciano, f).

Em síntese, a análise do produto integrado CT/TM-Landsat permitiu as seguintes constatações: (1) uma boa separabilidade de unidades geológicas, principalmente, entre as litologias do Complexo Xingu e do Grupo Igarapé Pojuca, e do Granito Itacaiúnas e do Grupo Igarapé Pojuca; (2) a individualização de áreas no Complexo Xingu com características de respostas distintas, que devem indicar diferenças composicionais das litologias no complexo e (3) uma excelente definição da distribuição espacial da Unidade Plaquê.

O produto integrado razão (U/Th)/TM-Landsat apresentou a melhor performance média na discriminação litológica na área e permitiu realçar variações composicionais dentro de uma mesma unidade geológica. Nesta imagem (Fig. 6), as diferenças das respostas radiométricas detectadas nos canais U e Th correlacionam-se com os matizes através da relação: azul (a) = respostas radiométricas iguais nos dois canais; magenta-azulado (b) = maior resposta relativa de tório; e ciano (c), amarelo (d) e magenta (e) = maiores respostas relativas de urânio. O matiz amarelo (d) reflete as áreas onde ocorrem os maiores enriquecimentos de urânio em relação ao tório, que podem refletir processos de diferenciação magmática, metassomatismo ou hidrotermalismo.

A partir das variações de matizes descritas acima e associação com variações topográficas, as principais contribuições dessa imagem foram: (1) boa caracterização do Granito Itacaiúnas (comparativamente aos demais produtos), sendo definida uma diferença de comportamento radiométrico no sentido E-W. Conforme sugerido por Macambira et al. (1990), três hipóteses são aventadas para este comportamento: diminuição de feldspato potássico e de pertitas no mesmo sentido E-W, provável ocorrência de dois corpos granitóides dentro de um mesmo evento intrusivo ou presença de processos hidrotermais ou metassomáticos; (2) individualizações de litologias no domínio da Formação Igarapé Azul correlacionadas as matizes magenta, e magenta-azulado e ciano. Em virtude do pequeno número de descrições petrográficas disponíveis para esta unidade, sugere-se, baseado na literatura sobre comportamento radiométrico de rochas (Galbraith & Saunders, 1983; Matolín, 1984) a seguinte correlação de matizes/litologias: magenta = metarenitos arcoseanos e magenta-azulado e ciano = metarenitos puros; 3) separação entre a Formação Igarapé Azul e o Grupo Igarapé Pojuca e 4) as coberturas lateríticas sobrejacentes às litologias da Formação Igarapé Azul, em geral, contêm maiores teores relativos de tório. Cabe ainda salientar que em relação ao Complexo Xingu, as contribuições das imagens: razão (U/Th)/TM-Landsat, CT/TM-Landsat, U/TM-Landsat e Th/TM-Landsat são equivalentes em termos da variação das respostas radiométricas na discriminação litológica.

Os elementos estruturais identificados nos produtos finais da integração dos dados gama e TM/Landsat refletem o comportamento litoestrutural das unidades geológicas da área, estando representado por feições dúcteis preservadas do regime compressivo do Sistema Carajás. No domínio do Complexo Xingu, o comportamento estrutural é essencialmente dúctil, mas devido ao relevo colinoso e bastante arrasado, não foi possível identificar os traços das foliações miloníticas verificadas no trabalho de campo. No entanto, no domínio do Grupo Igarapé Pojuca, ocorre um forte controle estrutural impresso em suas litologias, associado com o relevo de serras e caracterizado por lineamentos estruturais orientados segundo a direção NW-SE, composto por falhas, fraturas e ou foliações. Deve ser destacado que o Grupo Igarapé Pojuca separa-se do Complexo Xingu e Formação Igarapé Azul, através de falhamentos que definem uma zona de cisalhamento dúctil transcorrente sinistral, conforme mapeamentos de Macambira et al. (1990) e Oliveira (1994). Já no domínio da Formação Igarapé Azul, nota-se que seus metassedimentos mostram-se bastante fraturados com trends NW-SE, N-S e NNE-SSW, que truncam os lineamentos NW-SE, prováveis traços de foliação e ou acamadamento

O mapa geológico da Fig. 7 representa a interpretação final dos produtos integrados gamaespectrométricos e TM/Landsat dessa investigação. Neste mapa, foram individualizadas os domínios e principais estruturas geológicas (dados pelas variações de matizes integradas com as variações dos atributos de relevo, indicativos de texturas e estruturas).

Figura 7
- Mapa fotogeológico resultante da integração final dos produtos integrados gamaespectrométricos e TM/Landsat.
Figure 7 - Photogeological map derived from the final integration of the gamma and Landsat TM distinct products.

Foi observado que as respostas radiométricas nos canais de U, Th e CT apresentam razoável correlação com a cobertura vegetal associada com os maiores domínios geológicos na área de estudo. Assim, considerando-se as formações vegetais definidas por Paradella et al. (1994), o domínio da Floresta Equatorial Ombrófila Densa, associado com litologias da Formação Igarapé Azul/coberturas lateríticas, de modo geral, correlaciona-se espacialmente com respostas radiométricas médias a baixas. O domínio da Floresta Equatorial Ombrófila Aberta, associada com o Complexo Xingu e Grupo Igarapé Pojuca, está relacionado com respostas radiométricas mais altas. Finalmente, ao domínio da Floresta Aluvial ou de Baixio, associada com o Complexo Xingu, estão associados os mais baixos níveis de radiação, devido à presença de áreas com excesso de umidade e ou com coberturas aluvionares recentes. Deve ser ressaltado que, associada ao granito Itacaiúnas, ocorrem uma vegetação com menor densidade de biomassa e clareiras naturais e respostas radiométricas intermediárias a elevadas.

Desta forma, a investigação também mostrou que as respostas radiométricas estão diretamente relacionadas com a associação geobotânica (rocha/cobertura vegetal) e que as respostas mais baixas (maior atenuação) ocorrem onde há a maior concentração de biomassa. Tal verificação estaria em conformidade com as conclusões gerais de Pereira e Nordemann (1983) que estimam reduções de 40 a 60% nas respostas radiométricas do terreno devido à cobertura vegetal de ambiente de floresta tropical úmida.

CONCLUSÕES

A integração dos dados gamaespectrométricos aéreos e TM/Landsat, através da geração de tabelas de pseudocores e transformação IHS, permitiu a obtenção de produtos onde as respostas radiométricas puderam ser mais facilmente fotointerpretadas e associadas com variações de litologias e estruturas. Com a metodologia utilizada na pesquisa, foi verificado que os dados gama integrados com imagens TM/Landsat favoreceram a separabilidade de unidades litoestratigráficas, principalmente entre as rochas de naturezas ácidas e metassedimentares. Além disso, pôde-se observar que informações adicionais foram geradas, tais como: as possíveis individualizações de litologias do Complexo Xingu ainda não cartografadas e as diferenciações composicionais do Granito Itacaiúnas. A pesquisa também mostrou a importância do papel da cobertura vegetal, particularmente sua densidade, na atenuação das respostas radiométricas do terreno. Os resultados da investigação reforçam o grande potencial do uso de produtos integrados de sensores remotos com dados aerogeofísicos no contexto de mapeamento geológico e prospecção mineral na Região Amazônica. Devido ao fato de que as imagens ópticas normalmente apresentam altos ângulos de elevação solar no equador, que conseqüentemente minimizam sombreamentos, recomenda-se o uso da metodologia na integração de dados digitais aerogeofísicos e imagens orbitais de radar, devido aos maiores realces topográficos fornecidos pelos dados SAR (RADARSAT-1, JERS-1, etc.). Além disso, o imageamento em órbitas ascendente e descendente, permitido pelas imagens de radar (sensor ativo), favorece adicionalmente o realce estrutural pela variação azimutal da visada. A investigação reforçou a importância do uso da razão U/Th em integração com sensores remotos, por mostrar o melhor desempenho na discriminação litológica na área da pesquisa, conforme observado por Charbonneau et al. (1976).

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o suporte dado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), pela Canadian International Development Agency (CIDA) e Canada Centre for Remote Sensing (CCRS), através do Projeto ProRadar, e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), na forma de Bolsa de Mestrado do primeiro autor e Bolsa de Produtividade em Pesquisa do segundo autor. Agradecem também à Rio Doce Geologia e Mineração S. A. (DOCEGEO), particularmente ao geólogo Ricardo Saueressig (Distrito Amazônia) pelo suporte aos trabalhos de campo; à Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM/Rio de Janeiro), especialmente aos geofísicos Ricardo Vasconcellos e Maria Laura V. de Azevedo, pelo auxílio na geração dos grids geofísicos; ao Prof. Joel Buenano Macambira da Universidade Federal do Pará, que gentilmente forneceu os dados de campo do Projeto Serra Norte-Pojuca e ao Dr. Daniel Nordemann (INPE), pelas valiosas discussões, que em muito enriqueceram a investigação. Um agradecimento especial é devido aos colegas geólogos Dr. Athos Ribeiro dos Santos, Dr. Chan Chiang Liu, Dr. Paulo Veneziani e MSc. Pedro Alberto Bignelli (INPE), pelo acompanhamento nos trabalhos de campo em Carajás. Os autores também agradecem às críticas, comentários e sugestões dos revisores anônimos da RBGf que muito contribuiram para a melhoria do artigo.

Submetido em: 23/08/96

Revisado pelo(s) autor(es) em: 17/02/97

Aceito em : 20/04/97

NOTES ABOUT THE EDITORS

NOTAS SOBRE OS EDITORES

Bela Gyula Fejer

Prof. Fejer is a member of the Editorial Board of the Brazilian Journal of Geophysics and Associate Editor of the JGR-Space Physics. He obtained a BS degree from the Escola Politécnica, USP, a MS from Comissão Nacional de Atividades Espaciais (CNAE-INPE), and a PhD from Cornell University. Presently, he is a Professor at the Utah State University, at the Physics Department and Center for Atmospheric and Space Sciences. Several of his publications were in co-authorships with colleagues from INPE, as demonstrated by the list of most recent articles:

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    07 Jun 2001
  • Data do Fascículo
    Mar 1997

Histórico

  • Recebido
    23 Ago 1996
  • Revisado
    17 Fev 1997
  • Aceito
    20 Abr 1997
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