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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GEOLOGIA
NIVIA PINA DE SOUZA
“ESPECTRORRADIOMETRIA EM DEPÓSITO DE
FOSFATO MAGMATOGÊNICO: APLICAÇÃO PARA O
DEPÓSITO DE CATALÃO I - GO”
Salvador
2009
NIVIA PINA DE SOUZA
“ESPECTRORRADIOMETRIA EM DEPÓSITO DE
FOSFATO MAGMATOGÊNICO: APLICAÇÃO PARA O
DEPÓSITO CATALÃO I - GO”
Monografia apresentada ao Curso de Geologia,
Instituto de Geociências, Universidade Federal da
Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau
de Bacharel em Geologia.
Orientadora: MSc. Maisa Bastos Abram
Co-orientadora: Profa. Dra. Débora Correia Rios
Salvador
TERMO2009
DE APROVAÇÃO
NIVIA PINA DE SOUZA
“ESPECTRORRADIOMETRIA EM DEPÓSITO DE
FOSFATO MAGMATOGÊNICO: APLICAÇÃO PARA O
DEPÓSITO DE CATALÃO I - GO”
Monografia aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel
em Geologia, Universidade Federal da Bahia, pela seguinte banca examinadora:
________________________________________________________________
1º Examinadora - MSc. Maisa Bastos Abram – Orientadora
CPRM – Serviço Geológico do Brasil
________________________________________________________________
2º Examinadora – Profa. Dra. Débora Correia Rios – Co-orientadora
Instituto de Geociências, UFBA
________________________________________________________________
3º Examinador - Prof. Dr. Washington de Jesus Sant’Anna da Franca Rocha
Deptº de Ciências Exatas, UEFS
________________________________________________________________
4º Examinador - Prof. Dr. José Haroldo da Silva Sá
Instituto de Geociências, UFBA
Salvador
2009
“Dedico este trabalho aos meus pais, Edvaldo e Sueli, e aos meus irmãos, Niger e Fabio,
por toda dedicação dada a mim e por me tornarem a pessoa que sou hoje.”
AGRADECIMENTOS
Acredito que, na vida, nunca se chegar a algum lugar sozinho. Então, é com
grande alegria que agradeço a algumas das pessoas que me ajudaram nesta
caminhada.
Primeiramente, agradeço a Deus que, com seu infinito amor, deu-me forças
nessa luta e por ter me dado uma família tão maravilhosa como é a família Pina e a
família Souza.
Agradeço aos meus pais, Edvaldo Carvalho de Souza e Sueli Pina de Souza,
e aos meus irmãos, Niger Pina de Souza e Fabio Pina de Souza, por todo amor,
carinho, compreensão, força e por terem me amparado nos momentos difíceis.
Agradeço ao meu querido Cleiton da Cruz dos Santos pelo amor,
companheirismo e cuidados a mim dedicado nesses quatro anos que estamos
juntos.
À minha orientadora, Maisa Bastos Abram, pela força e incentivo. Por ter
apostado e acreditado em mim. Pela pessoa maravilhosa e excelente profissional
que é. Por ser mais do que uma chefa. Ser uma amiga. Aos queridos Madalena F.
Lima e a José Domingos pela amizade. A minha co-orientadora Débora Correia
Rios, pela paciência e pelo ombro amigo. Aos amigos do coração, David Brito de
Cerqueira e Rogério Celestino de Almeida, pela ajuda no processamento das
imagens e pelo companheirismo.
Agradecimento muito especial a Cristina Burgos e Ioná Bahiense por serem
pessoas tão prestativas, pela sua amizade e pela ajuda nas descrições das lâminas.
Agradecimento ao professor Dr. Carlos Roberto de Souza Filho da UNICAMP,
por disponibilizar as imagens ASTER, pelos ensinamentos com a utilização do
espectrorradiômetro e por disponibilizar seu tempo durante minha estadia na
UNICAMP, assim como a Talita e Helena pelo auxílio a mim dispensado.
Agradecimento aos meus amigos e companheiros fiéis, Thiene Serra e
Adelino Ribeiro, que me acompanham desde o início da universidade.
Agradecimento muito carinhoso aos amigos da CPRM: João Pedreira, Juliana
Costa, Sara (Barata), Isabel Matos, Patricia Bispo, Thais Canabrava, Lindaura
Macêdo, Roberto Campêlo (muitos conselhos), Angélica Barreto, Isabel Pitanga,
Elias Bernardes, Nalva, Lula, Augusto Pedreira, Vânia Borges, Gisélia Bispo,
Bonfim, Carvalhal, Amaral, Ivanara, Neide Ângela, Denise, Torres, Rose, Dourado,
Veranilda, Cristiane, Emanuel e Cleones Pedro
Agradecimento muito carinhoso aos amigos da UFBA: Michele Cássia, Michel
Brum, Adila Costa, Fabiane (Prima), Verônica, Anderson, Substância, Dário, Coni,
Caroço, Carol, Gisele, Vanessa, Ana Fábia, Cabra, Paulinha, Rose, Amorin, Leila,
Jossi, Bigbig, Gilma, Elisa, Fernandinha, Nea, Salles, Caetano e Falcão.
Espero que todos vocês que fizeram parte desta caminhada saibam a
importância que tiveram para mim e sempre estarão no meu coração.
RESUMO
O fosfato é uma substância mineral de grande interesse econômico para o Brasil.
O interesse por este bem mineral é alto, uma vez que constitui um dos principais
componentes dos fertilizantes, e não existe substituto para o fósforo na agricultura. A
produção brasileira de fosfato não atende a demanda nacional, sendo o fosfato crítico
para a economia do país, havendo necessidade de novas descobertas para suprir esta
deficiência. As rochas fosfatadas podem ocorrer na forma de depósitos de origem
magmática, depósitos sedimentares, depósitos fosfáticos residuais zoógenos (tipo ilha),
depósitos residuais meteóricos e depósitos metamorfizados. Neste trabalho será
estudado o depósito de fosfato de Catalão I que é de origem magmática, que está
associado
aos
complexos
alcalino-carbonatíticos
mesozóicos,
relacionados
ao
lineamento Az 125º, localizado na borda da Bacia do Paraná na Província Alcalina do
Alto Paranaíba. O objetivo deste trabalho foi verificar a aplicabilidade de técnicas de
prospecção de fosfato magmatogênico com o uso do sensoriamento remoto. Este
trabalho final de graduação (TFG) utilizou técnicas de sensoriamento remoto, através de
estudos de espectrorradiometria para reconhecer as respostas espectrais de um
depósito já conhecido de fosfato. Para tanto, foi utilizada técnica de mapeamento
hiperespectral aplicadas a imagens multiespectrais ASTER (Advanced Spaceborne
Thermal Emission and Reflection Radiometer). Para embasar o estudo foi feita a
caracterização petrografica das amostras coletadas em campo, utilizadas na
determinação espectrorradiométrica do depósito alcalino-carbonatítico escolhido. Esta
pesquisa resultou em um mapa espectral a partir da técnica Spectral Angle Mapper
(SAM) e deverá dar suporte ao desenvolvimento de uma nova técnica de prospecção
para depósitos de fosfato magmatogênico. Na medida em que as paragêneses dos
depósitos de fosfato magmatogênico estudadas forem identificadas com o uso de
sensores remotos, novas áreas poderão ser identificadas, ampliando assim a
perspectiva para novos depósitos desta tipologia.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto, espectrorradiometria, fosfato magmatogênico
e petrografia.
ABSTRACT
The phosphate is a mineral substance of great economic interest for Brazil. The
interest for this mineral product is high, since it constitutes the main component of
fertilizers; therefore does not exist substitute for the phosphate in agriculture. The
Brazilian production of phosphate is not enough for the national demand, being the
phosphate critical for the economy of the country, and having necessity of new
discoveries to supply this deficiency. The phosphate rocks can occur in the form of
magmatic, sedimentary, and residual zoógenic (island type), meteoric residual, and
metamorphosed deposits. In this work the phosphate Catalão I deposit will be studied. It
is of magmatic origin, associated with the Mesozoic alkaline-carbonatític complexes,
related to a NW-SE (125º) lineament, located in the edge of the Paraná river basin in the
Alto do Paranaíba Alkaline Province. The objective of this work was to verify the
applicability of prospecting techniques for magmatogenic phosphate with the use of
remote sensing. This final graduation work (TFG) used techniques of remote sensing,
through studies of spectroradiometry to recognize deposits already known of phosphate
and their spectral signatures for later use in the prospecting of phosphate rocks. For
such objective, was used technique of hiperespectral mapping applied to the ASTER
(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) multispectral
images. To support project, the characterization of the samples used in the
spectroradiometric determination of the chosen alkaline-carbonatitic deposit was made a
petrographic study of the samples collected in field. This research resulted in a spectral
map using the technique Spectral Angle Mapper (SAM) that will support the development
of a new technique of prospecting for magmatogenic phosphate deposits. As the
paragenesis of the studied magmatogenic phosphate deposits will be determined with
the use of remote sensors, new areas could be identified, thus extending the perspective
for new deposits of this type
Key-Words:
petrography.
Remote
sensing,
spectroradiometry,
magmatogenic
phosphate,
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
x
LISTA DE TABELAS
xv
LISTA DE FOTOGRAFIAS
xvi
LISTA DE ABREVIATURAS
xvii
Capítulo 1 - Apresentação ........................................................................................... 18
1.1. Introdução ........................................................................................................... 18
1.2. Depósitos de Fosfato .......................................................................................... 20
1.2.1. Depósitos de Fosfato no Mundo ................................................................ 20
1.2.2. Depósitos de Fosfato no Brasil .................................................................. 23
1.3. Objetivos ............................................................................................................. 26
1.3.1 Objetivo Geral ............................................................................................. 26
1.3.2 Objetivos Específicos.................................................................................. 26
1.4. Justificativa .......................................................................................................... 26
Capítulo 2 - Referencial Teórico .................................................................................. 28
2.1. Introdução ........................................................................................................... 28
2.2. Radiação Eletromagnética (REM) ...................................................................... 29
2.3. Sensores ............................................................................................................. 31
2.4. Resolução dos Dados ......................................................................................... 33
2.5. Espectrorradiometria ........................................................................................... 34
Capítulo 3 - Materiais e Métodos ................................................................................. 36
3.1. Introdução ........................................................................................................... 36
3.2. Levantamentos Bibliográficos .............................................................................. 37
3.3. Obtenção das Amostras e Estudos Petrográficos ............................................... 37
3.4. Análises Espectrais ............................................................................................. 37
3.4.1. Medidas Espectrais ................................................................................... 37
3.4.2. Biblioteca Espectral ................................................................................... 40
3.5. Processamento Digital de Imagens (PDI) ........................................................... 41
3.5.1. Pré-processamento ................................................................................... 41
3.5.2. Processamento .......................................................................................... 41
Capítulo 4 - Geologia .................................................................................................... 43
4.1. Introdução ........................................................................................................... 43
4.2. Província Ígnea do Alto do Paranaíba ................................................................. 43
4.3. Complexo Alcalino-Carbonatítico de Catalão I .................................................... 47
4.3.1. Caracterização Petrográfica dos Tipos Litológicos do Depósito ................ 53
4.3.1.1. Carbonatitos ................................................................................... 53
4.3.1.2. Olivina Carbonato Flogopitito ......................................................... 53
4.3.1.3. Flogopita Nelsonito ........................................................................ 58
4.3.1.4. Foscorito (saprólito) ...................................................................... 58
Capítulo 5 - Resultados e Discussões ........................................................................ 61
5.1. Introdução ........................................................................................................... 61
5.2. Resultados dos Trabalhos ................................................................................... 62
5.2.1. Biblioteca Espectral ................................................................................... 62
5.2.2. Mapeamento Espectral .............................................................................. 71
Capítulo 6 - Considerações Finais .............................................................................. 77
Referências ................................................................................................................... 79
Anexos
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 - Mapa de localização do depósito de fosfato magmatogênico em estudo .... 19
Figura 02 - Reserva mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual
2008 do DNPM (Souza & Cardoso, 2008) ..................................................................... 21
Figura 03 - Produção mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual
2008 do DNPM (Souza & Cardoso, 2008) ..................................................................... 22
Figura 04 - Distribuição espacial dos principais depósitos de fosfato no mundo
(modificado de Amaral, 1997) ........................................................................................ 23
Figura 05 - Reservas de fosfato do Brasil em 2007 (Souza & Cardoso, 2008) ............. 24
Figura 06 - Mapa com os principais depósitos e indícios de fosfato no Brasil (modificado
de Amaral, 1997) ........................................................................................................... 25
Figura 07 - Curvas espectrais de diferentes materiais, modificado de Florenzano (2007)
....................................................................................................................................... 29
Figura 08 - Interação perpendicular entre o campo elétrico e campo magnético, gerando
a propagação da onda eletromagnética (Hewitt, 2007) ................................................. 30
Figura 09 - Regiões do espectro eletromagnético segundo o comprimento de ondas,
com destaque na região do visível (Crosta & Souza Filho, 1997) .................................. 30
Figura 10 - Esquema da interação da energia eletromagnética emitida pelo sol e a
matéria, sendo captada pelo satélite (Perrotta, 2009) ................................................... 32
Figura 11 - Tipos de imagens de satélite (Perrotta, 2009) ............................................ 34
Figura 12 - Fluxograma metodológico ........................................................................... 36
Figura 13 – Exemplo de biblioteca espectral padrão do USGS .................................... 40
Figura 14 - Relação entre o espectro medido de cada pixel, para as bandas existentes,
e um dado espectro nas medidas efetuadas com técnica SAM. Os dois vetores são
ligados a origem de uma feição num espaço n-dimensional. O ângulo espectral
representa a relação entre dois vetores descritos (Crósta et al., 2003) .......................... 42
Figura 15 - Mapa de localização das províncias alcalinas na Bacia do Paraná. As rochas
representadas por círculos vazados são do Eocretáceo e as representadas por círculos
preenchidos representam rochas de Neocretáceo (com exceção da Província Serra do
Mar que é do Neocretáceo ao Eoceno). Mapa de Brod et al.(2004) adaptado de Gibson
et al. (1995) ................................................................................................................... 44
xi
Figura 16 - Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto
Paranaíba com destaque para o lineamento Az 125º e as intrusões carbonatíticas (em
vermelho), Ribeiro (2008) .............................................................................................. 45
Figura 17 - Mapa Geológico Regional (CPRM, 2004) .................................................... 46
Figura 18 – Mapa geológico do Complexo Catalão I, Ribeiro (2004) apud Brod et al.
(2004) ............................................................................................................................ 48
Figura 19 - Perfil de intemperismo de Catalão I proposto por Oliveira & Imbernon (1998)
....................................................................................................................................... 50
Figura 20 - Pontos onde foram coletadas as amostras, no fundo está a imagem ASTER
composição R6 G3 B2, da área da mina de Catalão I ................................................... 52
Figura 21 - A - Carbonatito de coloração branca a cinza clara, de textura granular média
(Amostra CB02). B - Contato entre o carbonatito e o flogopitito, mostrando os veios de
carbonatito cortando o flogopitito (Amostra CB02A). C – Fotomicrografia do carbonatito
de textura fanerítica, inequigranular, mostrando carbonato, apatita e cristal de flogopita
com a tetra-ferriflogopita nas bordas (Amostra CB02. Obj.= 10x, Nx). D –
Fotomicrografia da zona de contato entre carbonatito e o flogopitito, mostrando a
presença a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A. Obj.= 10x, Nx). E - Fotomicrografia do
cristal de flogopita com tetra-ferriflogopita nas bordas, com a clivagem da flogopita
perpendicular ao polarizador apresenta direção de menor absorção, o inverso ocorre
com a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP). F – Mesmo campo de visão
da fotografia “E” com a clivagem da flogopita paralela ao polarizador apresenta direção
de maior absorção (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP) ..................................................... 54
Figura 22 - A – Flogopitito (Amostra CB02B). B - Pórfiro de olivina serpentinizada com
amídalas preenchidas por carbonato (Amostra CB02B). C - Amostra de mão alterada de
flogopitito (Amostra CB04). D - Teste com molibidato de amônio com resultado positivo
para presença de fosfato (Amostra CB04) ..................................................................... 56
Figura 23 - Fotomicrografia: A- Mineral opaco com a forma característica da magnetita.
B - Cristal euédrico de flogopita, possivelmente primário, com borda de tetraferriflogopita e pseudomorfos com óxidos na forma de “gotículas” delineando-o (Amostra
CB02B, Obj. 10x, LP). C – Cristal reliquiar de olivina com borda de reação formando
flogopita microcristalina (Amostra CB02B, Obj.=2,5x, NX). D – Cristais euédricos a
subédricos de flogopita, provavelmente primários, com tetraferriflogopita nas bordas, e
também flogopita microcristalina associada à pseudomorfos com carbonato intersticial
xii
(Amostra CB02B, Obj.=10x, LP). E - Flogopitito bastante alterado; onde se observa
óxido de ferro e flogopita (Amostra CB04, Obj. 10x, LP). F – Na mesma posição da “E”
(Amostra CB04, Obj. 10x, Nx) ....................................................................................... 57
Figura 24 - A - Flogopita Nelsonito com pórfiros de minerais opaco e flogopita (Amostra
CB02C). B - Fotomicrografia do pórfiro de tetra-ferriflogopita (Amostra CB02C, Obj. 2,5x,
LP). C – Fotomicrografia do pórfiro do mineral opaco (magnetita) na matriz de carbonato
e apatita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx). D – Fotomicrografia da matriz de carbonato e
apatita com pórfiros de flogopita e magnetita. A flogopita está alterada possivelmente
para vermiculita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx) ......................................................... 59
Figura 25 - A - Rocha bastante alterada de foscorito (saprólito) (Amostra CB07). B –
Fotomicrografia do fosfato secundário com textura pseudo-esferulítica (Amostra CB07.
Obj.=20x, LP). C – Fotomicrografia na mesma posição da “B” (Amostra CB07. Obj.=20x,
Nx). D – Fotomicrografia de massa irregular de óxido de ferro entre os grãos do fosfato
secundário (Amostra CB07. Obj.=10x, LP) .................................................................... 60
Figura 26 - Medidas espectrais da amostra CB02D: (A) comparado com o espectro da
calcita do USGS; (B) comparado com a mistura de dolomita/apatita do USGS; e (C)
Picos de absorção no comprimento de onda de 2,3331 m, a curva está reamostrada
para imagem ASTER. Todas as curvas foram geradas com remoção de contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m .............................................................. 63
Figura 27 - Comparação da amostra CB04 com a mistura dos espectros de goethita e
apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento
de onda está em unidade de m .................................................................................... 64
Figura 28 - Comparação da amostra CB05 com a mistura dos espectros de calcita,
olivina, flogopita e vermiculita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do
contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ......................................... 64
Figura 29 - Comparação das amostras CB06 e CB06A com os espectro de (A) calcita,
(B) mistura de goethita com apatita e (C) da amostra CB06 com a mistura de calcita com
apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento
de onda está em unidade de m .................................................................................... 65
Figura 30 - Comparação da amostra CB07 com a mistura dos espectros de goethita
com serpentina do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m ............................................................... 66
xiii
Figura 31 - Comparação das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C com a mistura
dos espectros de goethita com apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção
do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ..................................... 67
Figura 32 - Curvas espectrais das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C
reamostrada para ASTER, com dois picos de absorção no comprimento de onda em
2,2635 e 2,3964m. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m ............................................................... 67
Figura 33 - Comparação da amostra MA02A com o espectro da mistura da vermiculita
com goethita. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de
onda está em unidade de m ......................................................................................... 68
Figura 34 - Comparação da amostra MA02B com o espectro de vermiculita do USGS.
As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em
unidade de m ................................................................................................................ 68
Figura 35 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03A com o espectro da
flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m ............................................................... 69
Figura 36 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03 com a mistura dos
espectros da flogopita com a calcita do USGS. As curvas foram geradas com remoção
do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ..................................... 69
Figura 37 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA04 com o espectro da
mistura de apatita, calcita e flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção
do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m ..................................... 70
Figura 38 - Curvas espectrais reamostrada para ASTER da amostra MA05. As curvas
foram reamostradas para ASTER, geradas com remoção do contínuo e o comprimento
de onda está em unidade de m ................................................................................... 70
Figura 39 - Comparação entre as imagens ASTER (A) sem correção atmosférica e (B)
com correção atmosférica. A imagem está na composição R6G4B2 ............................ 72
Figura 40 - Janela da ferramenta de correção atmosférica FLAASH (Fast Line-of-sight
Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) do software ENVI 4.4 ........................... 72
Figura 41 - Comparação entre a curva espectral da amostra MA04 e o pixel da imagem
que está localizada esta amostra. A curva da amostra está reamostrada para ASTER 73
xiv
Figura 42 - Mapa espectral gerado a partir da utilização da técnica SAM, em destaque
as áreas as áreas em amarelo com resposta mais positiva para mineralização de fosfato
....................................................................................................................................... 74
Figura 43 - Área em destaque do mapa espectral. Com a utilização da técnica foi
possível mapear as minas de Catalão I e II. .................................................................. 75
Figura 44 – Comparação entre a (A) nova área prevista no mapa espectral e a (B)
mesma região no mapa geofísico de sinal analítico (Borges, 2009) mostrando uma
anomalia na mesma área do mapa A. Variações de cor do vermelho ao rosa do sinal
analítico significam zonas magneticamente anômalas .................................................. 76
xv
LISTA DE TABELAS
Tabela 01 - Reserva e Produção mundial de rocha fosfatada, dados do Sumário Anual
2008 do DNPM (Souza & Cardoso, 2008) ..................................................................... 22
Tabela 02 - Comparação de alguns depósitos de fosfato no Brasil e no mundo (Brod,
2008) ............................................................................................................................. 25
Tabela 03 - Bandas do sensor ASTER (ENGESAT, 2009) ........................................... 32
Tabela 04 - Alterações do flogopitito e do foscorito de acordo com o nível no perfil de
intemperismo (Brod, 2008) ............................................................................................ 51
Tabela 05 - Lista de amostra referenciando o ponto de coleta ...................................... 52
xvi
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 01 - Medida espectral em uma amostra de rocha com o espectrorradiômetro
....................................................................................................................................... 35
Fotografia 02 - Espectrorradiômetro FIELDSPEC do Laboratório de Espectrometria de
Reflectância (LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP ...................................... 38
Fotografia 03 - Padrão utilizado para calibrar o espectrorradiômetro ........................... 38
Fotografia 04 - Amostras de rochas identificadas ......................................................... 39
Fotografia 05 - Curva espectral gerada pelo espectrorradiômetro. No eixo das
abscissas são representados os valores de comprimento de ondas e no eixo das
ordenadas são representados os valores de reflectância. ............................................. 40
Fotografia 06 - Foscorito cortado por veios de carbonatitos. Autoria: Maisa Abram ..... 47
Fotografia 07 - Vista da mina a céu aberto de Catalão I. Autoria: Maisa Abram .......... 48
Fotografia 08 - Manto de intemperismo da mina de Catalão I. Autoria: Maisa Abram .. 50
xvii
LISTA DE ABREVIATURAS
ap – apatita
cb – carbonato
fl – flogopita
fs – fosfato secundário
LP – luz plana
Nx – nicóis cruzados
ol - olivina
op – mineral opaco
ox. fe – óxido de ferro
tf – tetra –ferriflogopita
18
Capitulo 1
Apresentação
1.1 Introdução
O fósforo é um elemento muito ativo, por isso ele não é encontrado livre na
natureza, ocorrendo principalmente na forma de sais, denominado de fosfatos. A
principal aplicação do fosfato é na agricultura, como fertilizante e apenas os minerais
da série da apatita são atualmente aproveitados como fonte deste bem mineral
(Lapido-Loureiro et al., 2005).
O tema sobre os depósitos de fosfato foi escolhido pela importância dele para
a sociedade, já que o fósforo é o principal componente dos fertilizantes e o valor
desta commodity afeta diretamente o preço dos alimentos. O teor médio de fósforo
na crosta terrestre é de 0,23% (Amaral, 1997), sendo este o duodécimo elemento
químico mais abundante na crosta (Gatiboni et al., 2009). O fósforo (P) juntamente
com o nitrogênio (N) e o potássio (K) são imprescindíveis para o desenvolvimento
das plantas, permitindo assim, uma melhor produtividade da plantação.
Os depósitos de rochas fosfatadas podem ocorrer das seguintes formas: (i)
depósitos de origem magmática; (ii) depósitos de origem sedimentar; (iii) depósitos
fosfáticos residuais zoógenos (tipo ilha); (iv) residuais meteóricos e (v) depósitos
metamorfizados.
Este trabalho de monografia final de curso resulta de um projeto maior, a nível
nacional, da CPRM – Serviço Geológico do Brasil, intitulado “Projeto Fosfato do
Brasil”, que visa a ampliação das reservas brasileiras de fosfato, através da
avaliação do potencial brasileiro para novos depósitos. A proposta deste trabalho é
19
testar técnicas de sensoriamento remoto para prospecção, com estudos de
espectrorradiometria, em depósito de fosfato de origem magmatogênica.
O depósito de fosfato escolhido para este estudo é o de Catalão I (Figura 01),
que é de origem magmática e está associado a um complexo alcalino-carbonatítico
Cretáceo, com enriquecimento residual de fosfato e espesso manto de intemperismo
associado.
Figura 01 - Mapa de localização do depósito de fosfato magmatogênico em estudo.
A técnica de sensoriamento remoto utilizada foi o mapeamento hiperspectral
aplicado a imagens multiespectrais ASTER (Advanced Spaceborne Thermal
Emission and Reflection Radiometer).
O trabalho envolveu: (i) a coleta de amostras de solo e rocha; (ii) estudo
petrográfico das amostras de rocha do complexo alcalino-carbonatítico de Catalão I;
20
(iii) elaboração de uma biblioteca espectral de referência; (iv) processamento de
imagens ASTER; e (v) mapeamento espectral com utilização da técnica Spectral
Angle Mapper (SAM). Este estudo permitiu o mapeamento espectral de associações
mineralógicas das rochas alcalino-carbonatíticas, das mineralizações de fosfato e do
manto de intemperismo associados, através de uma resposta espectrorradiométrica
característica. Com a aplicação deste método foi possível rastrear áreas propícias,
com assinatura similar de Catalão I, para pesquisa de depósitos de rochas
fosfatadas de origem magmática.
1.2 Depósitos de Fosfato
1.2.1 Depósitos de Fosfato no Mundo
As maiores reservas de fosfato no mundo estão em Marrocos e Oeste do
Saara, seguido da China e dos Estados Unidos (Figura 02). A China é o maior
produtor do fosfato (Figura 03), com 35.000Mt de produção de fosfato em 2007. O
Brasil é o sexto maior produtor mundial de rocha fosfatada (Tabela 01), com a
produção de 6.185 Mt (2.189 Mt em P2O5) e reservas de 319.156 Mt (Souza &
Cardoso, 2008). Os depósitos de origem magmática são responsáveis por 10 a 20%
da produção mundial nos últimos dez anos.
Os magmas alcalino-carbonatíticos, assim como outros tipos de magma,
estão sujeitos aos processos magmáticos de diferenciação, podendo, durante a sua
evolução petrogenética, sofrerem: cristalização fracionada, imiscibilidade de líquidos,
mistura de magmas, desgaseificação e/ou assimilação magmática (Wooley &
Church, 2005). Estes processos são de extrema importância na geração de
depósitos de fosfato (Wall & Zaisov, 2004). Processos de cristalização fracionada e
imiscibilidade de líquidos, respondem por boa parte dos depósitos de fosfato
conhecidos, favorecendo a sua concentração. Já os processos de mistura de
magmas, normalmente têm efeito de diluição, agindo no sentido contrário ao da
formação de depósitos minerais. Os processos de assimilação crustal são mais
dificilmente detectáveis e, aparentemente, possuem uma ação menos significativa
na geração de depósitos de fosfato. Já a desgaseificação e o metassomatismo, vão
ser agentes importantes na formação de depósitos minerais de ETR, barita e fluorita.
21
No caso da cristalização fracionada, magmas alcalinos silicáticos ricos em
CO2 podem produzir cumulados ultramáficos e máficos (como dunito, piroxenitos
alcalinos, bebedouritos, ijolitos) com resíduos ricos em carbonato e magmas
carbonatíticos e foscoríticos podem produzir cumulados ricos em olivina, magnetita,
apatita, e cumulados de flotação de carbonato. Neste processo a apatita mais densa
que o líquido vai precipitar e formar camadas cumuláticas associadas com outros
minerais como piroxênio, flogopita, perovskita e magnetita. É importante ressaltar
que a apatita é um mineral que cristaliza desde antes da olivina até o último instante
da câmara magmática e a sua cristalização vai depender do momento da saturação
em P. Como exemplos deste processo são citados os: (i) depósitos de fosfato de
Kibina, que é formado por um nível apatítico, cristalizado acima de uma camada de
ijolito (nefelina+olivina) e (ii) o depósito visitado de Tapira, durante o campo do
Projeto Fosfato do Brasil.
No caso da imiscibilidade de líquidos, ocorre a separação de dois líquidos: um
magma silicático, composicionalmente caracterizado por Nb, Ta, Al,Ti e SiO 2, e um
magma carbonatítico, caracterizado pela presença de Ca, Ba, Sr, Mg, Na e K. O
magma carbonatítico, por sua vez, pode também se separar num líquido
carbonatítico, enriquecido em Ca, Ba, Sr, ETR, Y, e em outro fosfático, enriquecido
em P, Nb, Na, Al, K, Si, Ti, Fe, Mg, Mn, Sc, V, Zn, Ga, Zr, Ta e Th. Por estes
processos magmas carbonatíticos e foscoríticos anomalamente enriquecidos em P,
Nb, ETR podem ser gerados (Solovova et al., 2005). Estes são os casos em que
ocorrem os maiores potenciais para mineralizações de fosfato (apesar de existirem
exceções, como o depósito de Kibina). O depósito de Catalão I é um exemplo de
processo de imiscibilidade de líquidos.
Figura 02 - Reserva mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual 2008 do DNPM
(Souza & Cardoso, 2008).
22
Figura 03 - Produção mundial de rocha fosfatada em 2007, dados do Sumário Anual 2008 do DNPM
(Souza & Cardoso, 2008).
Tabela 01 - Reserva e Produção mundial de rocha fosfatada, dados do Sumário Anual 2008 do
DNPM (Souza & Cardoso, 2008).
Discriminação
Países
China
Estados Unidos
Marrocos e Oeste do Saara
Rússia
Tunísia
Brasil
Jordânia
Síria
Israel
África do Sul
Egito
Outros Países
Total
3
Produção (10 t)
2007
2006
35.000
30.700
29.700
30.100
28.000
27.000
11.000
11.000
7.700
8.000
6.185
5.932
5.700
5.870
3.800
3.850
3.000
2.950
2.700
2.600
2.300
2.200
12.500
12.190
147.585
142.392
3
Reservas (10 t P2O5)
2007
13.000.000
3.400.000
21.000.000
1.000.000
600.000
319.156
1.700.000
800.000
800.000
2.500.000
760.000
3.820.000
49.697.180
23
A figura 04 apresenta a distribuição espacial dos principais depósitos de
fosfato no mundo.
Depósitos Magmáticos
Depósitos Sedimentares
Depósitos Tipo Ilha
Depósitos Meteóricos
Depósitos Metamórficos
Figura 04 - Distribuição espacial dos principais depósitos de fosfato no mundo (modificado de
Amaral, 1997).
1.2.2 Depósitos de Fosfato no Brasil
As reservas de fosfato do Brasil estão principalmente concentradas nos
estados de Minas Gerais, Goiás e São Paulo (Figura 05). Contudo, apesar da
produção de rocha fosfatada ter crescido 5,1 % de 2007 para 2008 o país ainda não
produz o necessário para suprir a sua demanda.
Cerca de 80% da produção nacional de fosfato está relacionada a exploração
de depósitos magmatogênicos, associados a corpos alcalino-carbonatíticos, com
destaque para os depósitos do Mesozóico (Cretáceo) distribuídos ao longo do
lineamento Az 125° e relacionados ao impacto das plumas mantélicas de Trindade e
Tristão da Cunha (Bizzi & Vidotti, 2003).
24
Figura 05 - Reservas de fosfato do Brasil em 2007 (Souza & Cardoso, 2008).
A figura 06 apresenta os principais depósitos e indícios de fosfato
magmatogênicos do Brasil. Os depósitos de Catalão I (Goiás), Araxá (Minas Gerais),
Tapira (Minas Gerais) e Jacupiranga (São Paulo), são os principais depósitos
magmáticos em explotação no Brasil e correspondem pela maior parte da produção
nacional de fosfato. Ressalta-se que os depósitos citados acima são de idade
Mesozóica e posicionam-se no ranking mundial juntamente com os principais
depósitos do mundo (Tabela 02).
25
Figura 06 - Mapa com os principais depósitos e indícios de fosfato no Brasil (modificado de Amaral,
1997).
Tabela 02 - Comparação de alguns depósitos de fosfato no Brasil e no mundo (Brod, 2008).
Localização
Tamanho (Mt)
Teor (%)
4000
15
P2O5 contido (Mt)
Khibina
Península de Kola
Tapira
Alto Paranaíba
987
7
69
Kovdor
Península de Kola
700
7
49
Catalão I
Alto Paranaíba
600
10
60
Palabora
África do Sul
600
7
42
Araxá
Alto Paranaíba
560
15
84
Siilinjarvi
Finlândia
?
4
19
Sukulu
Uganda
230
13
30
Jacupiranga
São Paulo
90
6
5
(Mt(Mt(Mt)
600
26
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo Geral
O
objetivo
maior
deste
trabalho
é
a
realização
de
estudos
espectrorradiométricos em depósitos de fosfato de origem magmática, no intuito de
verificar a aplicabilidade da técnica de mapeamento espectral para identificação e
delimitação desta tipologia de depósito de fosfato. Para isso utilizou-se técnicas de
mapeamento hiperespectral associado a imagem multiespectral, através do
processamento de imagens ASTER.
1.3.2 Objetivos Específicos
O trabalho tem como objetivos específicos:
(i) Obter dados espectrais que permitam elaborar uma biblioteca espectral
para o depósito de Catalão I.
(ii) Avaliar as paragêneses minerais associadas ao complexo alcalinocarbonatítico de Catalão I e ao manto de intemperismo associado.
(iii) Realizar o mapeamento espectral das associações mineralógicas
definidas para Catalão I, através da aplicação da biblioteca espectral.
1.4 Justificativa
Apesar do Brasil ser considerado um dos maiores produtores mundiais de
alimentos, a população do Brasil, hoje com aproximadamente 200 milhões de
habitantes (IBGE, 2007), vem crescendo rapidamente. Com isso, se faz necessário
aumentar a produção de alimentos buscando maior produtividade das lavouras.
Sabendo-se que o fosfato é o principal componente dos fertilizantes e o elemento
fósforo não tem substituto na agricultura, a justificativa desta pesquisa é o auxilio
nos estudos para diminuir esta dependência, já que a atual produção de fosfato não
atende a demanda interna, justificando assim o interesse no fosfato.
27
A espectrorradiometria utilizando imagens multiespectrais ASTER já vem
sendo utilizada como uma ferramenta no auxílio da prospecção mineral. No entanto,
estudos espectrorradiométricos visando a caracterização de depósitos de fosfato
magmatogênico ainda não foram realizados. Este trabalho final de graduação vem
testar esta técnica no depósito de rochas fosfatadas de Catalão I, de origem
magmatogênica.
28
Capitulo 2
Referencial Teórico
2.1 – Introdução
Segundo Novo (1989) o sensoriamento remoto é a tecnologia que permite
através da utilização de sensores, a aquisição de informações sobre objetos ou
fenômenos sem haver contato direto entre eles. Esses sensores captam a energia
proveniente do objeto, convertem em sinal passível de ser utilizado como
informações. Essas informações podem ter a forma de gráficos, tabelas ou imagens
(Florenzano, 2007). Os sensores estão acoplados aos satélites que ficam na orbita
do planeta Terra.
A energia captada pelos sensores remotos é a radiação eletromagnética.
Todo corpo na superfície terrestre pode emitir, refletir, absorver ou transmitir essa
energia, isso é feito em um comprimento de onda específico. Sendo assim cada
objeto na superfície terrestre tem uma assinatura espectral, o que permite a sua
identificação. A resposta dessa energia é dada sob a forma de energia refletida ou
absorvida e pode ser representada sob a forma de curva, onde é possível identificar
os comprimentos de onda que caracterizam as zonas de absorção ou reflexão dos
diferentes materiais, tais como: vegetação, solo, água, rochas e espécies minerais
(Figura 07).
O estudo dessas assinaturas espectrais é complicado pelo fato das rochas e
dos solos serem compostos por uma mistura de minerais. Outros fatores são: a
interferência da atmosfera nos dados espectrais e a resolução espacial das
imagens, ou seja, o quanto se enxerga na imagem.
29
Figura 07 - Curvas espectrais de diferentes materiais, modificado de Florenzano (2007).
2.2 – Radiação Eletromagnética (REM)
Todo objeto que esteja a uma temperatura acima de 0°K absorve ou emite
radiação eletromagnética (Novo, 1989). A principal fonte de energia eletromagnética
é o sol.
A radiação eletromagnética se propaga através de ondas eletromagnéticas,
que são formadas a partir da interação do campo magnético e campo elétrico
(Hewitt, 2002). Esses campos são perpendiculares entre si (Figura 08) e se
regeneram mantendo-se em equilíbrio enquanto transportam a energia através do
espaço (Hewitt, op. cit.). Essas ondas eletromagnéticas quando classificadas
baseada na freqüência, que representa a quantidade de vezes que a onda se repete
por unidade de tempo, gerada uma feição chamada de espectro eletromagnético
(Figura 09), podem também ser classificadas segundo o comprimento de onda que é
inversamente proporcional a frequência.
Os sensores óticos captam a faixa do espectro eletromagnético na faixa do
VIS (visível - que vai do comprimento de onda 0,38 a 0,78 µm), do NIR
(infravermelho próximo - de 0,78 a 1,5 µm), do SWIR (infravermelho de ondas curtas
- de 1,5 a 3,0 µm), do MWIR (infravermelho médio - de 3,0 a 5,0 µm) e do TIR
(infravermelho termal de 5,0 a 14,0 µm).
30
Figura 08 – Interação perpendicular entre o campo elétrico e campo magnético, gerando a
propagação da onda eletromagnética (Hewitt, 2007).
Figura 09 - Regiões do espectro eletromagnético segundo o comprimento de ondas, com destaque
na região do visível (Crosta & Souza Filho, 1997).
Os trabalhos desenvolvidos tiveram como foco a faixa do espectro dos
principais materiais geológicos com destaque para os comprimentos de onda do
SWIR.
31
2.3 – Sensores
Os sensores podem ser classificados em relação a fonte de energia, podendo
ser ativos ou passivos. Os ativos são os que geram sua própria energia, medem a
energia da região do espectro das microondas e dão características físicas dos
materiais sobre a superfície, exemplos: JERS (Japanese Earth Resources Satellite),
RADAM (Radar na Amazônia), RADARSAT, SAREX (Shuttle Amateur Radio
Experiment). Os passivos não geram sua própria energia, precisando de uma fonte
de energia externa, medem a energia do espectro do visível ao termal, dando
informações sobre a composição química dos materiais. Outra classificação é em
relação ao produto gerado por eles, podem ser imageadores e não-imageadores. Os
imageadores geram o produto em forma de imagens, exemplos: ASTER, MSS,
SPOT, TM. Os não-imageadores geram o produto em forma de gráficos e dados
digitais diversos, exemplos: espectrorradiômetros e radiômetros (Perrotta, 2009).
Neste
estudo
estamos
trabalhando
com
sensor
ASTER
e
espectrorradiômetros. O sensor ASTER é um sensor ótico passivo que está
acoplado ao satélite TERRA. Os sensores óticos passivos captam a energia
(radiação eletromagnética) refletida pela interação da matéria da superfície terrestre
com a luz emitida pelo sol (Figura 10). A captação da energia eletromagnética dos
objetos na superfície terrestre sofre influência da atmosfera, que interfere na sua
captação, por causa de sua composição gasosa e de partículas em suspensão o
que ocasiona o espalhamento dessa energia. Para corrigir essa interferência é feito
à correção atmosférica nas imagens de satélite.
O sensor ASTER capta 14 (quatorze) bandas (Tabela 03) na região do
espectro eletromagnético do visível/infravermelho próximo (VNIR), infravermelho de
ondas curtas (SWIR) e infravermelho termal (TIR). Bandas são canais que o sensor
capta com comprimentos de ondas específicos.
32
Figura 10 - Esquema da interação da energia eletromagnética emitida pelo sol e a matéria, sendo
captada pelo satélite (Perrotta, 2009).
Tabela 03 – Bandas do sensor ASTER (ENGESAT, 2009).
Bandas do sensor
Comprimento de Onda (µm)
Espectro
ASTER
(ENGESAT,
1
2009)Banda
2
3N
ASTER
3B
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Resolução
Espacial (m)
0.52 - 0.60
0.63 - 0.69
0.76 - 0.86
0.76 - 0.86
1.600 - 1.700
2.145 - 2.185
2.185 - 2.225
2.235 - 2.285
2.295 - 2.365
2.360 - 2.430
8.125 - 8.475
8.475 - 8.825
8.925 - 9.275
10.25 - 10.95
10.95 - 11.65
VNIR
VNIR
VNIR
VNIR
SWIR
SWIR
SWIR
SWIR
SWIR
SWIR
TIR
TIR
TIR
TIR
TIR
15
15
15
15
30
30
30
30
30
30
90
90
90
90
90
33
2.4 – Resolução dos Dados
As imagens digitais são constituídas por pixels. Se pensarmos numa imagem
como um grid com colunas e linhas, o pixel seria a menor cela deste grid. Cada uma
desta cela possui um nível de cinza ou número digital (DN), ou ainda radiância, que
é a intensidade média da energia eletromagnética (refletida ou emitida) por unidade
de área representada num pixel. Sendo assim, o pixel registra a intensidade da
energia eletromagnética da mistura dos objetos que estão na área da superfície
representada por ele.
A resolução de uma imagem no sensoriamento remoto é dividida em três
parâmetros: espacial, espectral e radiométrico (Crósta, 1992). A resolução espacial
como já foi citado anteriormente é o quanto se pode enxergar na imagem. Esta
resolução é definida pelo IFOV, que é o campo instantâneo de visada, ou seja, é o
tamanho da área na superfície que representada por um pixel (Tabela 03), quanto
menor essa área representada por um pixel maior a resolução da imagem. A
resolução espectral é a quantidade de bandas que um sensor capta e a largura de
comprimento de onda coberto por cada banda, quanto mais banda tiver o sensor e
menor for a largura do comprimento de onda, maior será a resolução da imagem. A
resolução radiométrica é a quantidade número de níveis digitais, quanto maior
números de níveis digitais, maior a resolução.
As imagens de satélite podem ser: (i) pancromáticas, são as que possuem um
longo comprimento de onda; (ii) multiespectral, são as que possuem vários
comprimentos de ondas; e (iii) hiperespectral possuem centenas de comprimentos
de ondas estreitos (Figura 11).
As imagens do sensor ASTER são multiespectrais, essas imagens têm
limitações no desenvolvimento de trabalhos dos materiais em estudo. Essas
limitações são devido a resolução espectral, pois possui 14 bandas e suas faixas
não são estreitas. As imagens hiperspectrais têm centenas de bandas estreitas com
uma cobertura de espectro eletromagnético quase contínuo e respondem melhor ao
mapeamento com base em espectrorradiometria.
34
Figura 11 - Tipos de imagens de satélite (Perrotta, 2009).
2.5 – Espectrorradiometria
As
medidas
espectrais
são
obtidas
com
um
aparelho
chamado
espectrorradiômetro. Este aparelho mede a reflectância dos materiais, que é a razão
entre a energia refletida e a energia incidente. O espectrorradiômetro de laboratório,
utilizado neste estudo, constitui um aparelho com um feixe que incide uma energia
em forma de luz sobre a rocha e outro aparelho que capta a intensidade da energia
refletida pela amostra (Fotografia 01). A energia refletida pela amostra é processada
pelo computador e a resposta é dada em curvas de reflectância em relação ao
comprimento de onda.
Neste trabalho as medidas foram realizadas no espectrorradiômetro modelo
FIELDSPEC, gentilmente cedido pelo laboratório de Espectrorradiometria da
UNICAMP, pelo professor Carlos Roberto de Souza Filho.
35
Fotografia 01 - Medida espectral em uma amostra de rocha com o espectrorradiômetro.
36
Capitulo 3
Materiais e Métodos
3.1 Introdução
Visando alcançar os objetivos propostos no trabalho foram seguidas várias
etapas: (i) levantamento bibliográfico sobre o tema do trabalho; (ii) análise
petrográfica; (iii) análise espectral com a finalidade de gerar uma biblioteca
espectral; e (iv) processamento digital de imagens (PDI).
A figura 12 apresenta o fluxograma destas etapas diversas. Nas análises
espectrais e processamento digital das imagens (PDI) foram empregados os
métodos de Ducart et al. (2005) e Crósta et al. (2003).
Figura 12 - Fluxograma metodológico
37
3.2 Levantamentos Bibliográficos
Depois da definição do tema do TFG esta foi a primeira etapa. Foram
realizados levantamentos bibliográficos publicações de livros, teses e artigos
relacionados aos depósitos de fosfato e ao estudo da espectrorradiometria.
3.3 Obtenção das Amostras e Estudos Petrográficos
As amostras utilizadas para confecção das lâminas foram coletadas durante o
campo do Projeto Fosfato do Brasil. No total foram coletadas 20 amostras do
depósito
de
Catalão
I,
em
16
dessas
amostras
foram
feitas
medidas
espectrorradiométricas e em 06 delas foram confeccionadas lâminas delgadas.
As lâminas foram confeccionadas pela CPRM- Serviço Geológico do Brasil.
Essas lâminas foram descritas para caracterização litológica, textural, mineralógica e
modal do depósito estudado. As fichas de observações petrográficas estão em
anexo.
3.4 Análises Espectrais
3.4.1 Medidas Espectrais
Nesta fase foram realizadas medidas espectrorradiométricas em laboratório,
das 16 amostras coletadas no campo do Projeto Fosfato do Brasil, cedidas para este
estudo.
As análises espectrais foram realizadas no Laboratório de Espectrometria de
Reflectância (LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP pela própria graduanda
Nivia Pina de Souza, utilizando o espectrômetro FIELDSPEC (Fotografia 02). O
primeiro passo foi calibrar o equipamento, o que foi feito com um padrão (disco
branco) para medir a máxima reflectância (Fotografia 03). As amostras foram
separadas e identificadas sobre a mesa (Fotografia 04).
38
Fotografia 02 - Espectrorradiômetro FIELDSPEC do Laboratório de Espectrometria de Reflectância
(LER) do Instituto de Geociências da UNICAMP.
Fotografia 03 - Padrão utilizado para calibrar o espectrorradiômetro.
39
Fotografia 04 - Amostras de rochas identificadas.
Com o aparelho devidamente calibrado, iniciaram-se as medidas nas
amostras. Essas medidas foram obtidas da seguinte forma: o aparelho de fonte de
energia emite uma luz branca sobre a rocha e o aparelho de sensor de captura de
energia capta a intensidade de luz refletida pela rocha, esses dados foram
processados pelo computador convertendo em curvas espectrais (Fotografia 05) de
cada amostra. Foram realizadas 85 medidas espectrais em 15 amostras de rocha
(frescas e alteradas) e 01 amostra de solo. Utilizando o software ASD ViewSpec é
feita a remoção do contínuo que normaliza espectros de reflectância em 1,0 das
medidas obtidas no laboratório. Foram realizadas em média 5 medidas por
amostras.
40
Fotografia 05 - Curva espectral gerada pelo espectrorradiômetro. No eixo das abscissas são
representados os valores de comprimento de ondas e no eixo das ordenadas são representados os
valores de reflectância.
3.4.2 Biblioteca Espectral
A montagem da biblioteca espectral foi feita no software ENVI 4.4. Onde
foram comparadas as bibliotecas das curvas espectrais obtidas em laboratórios com
a biblioteca existente (padrão) do USGS - United States Geological Survey (Figura
13).
Figura 13 – Exemplo de biblioteca espectral padrão do USGS.
41
A biblioteca espectral foi analisada para se ter um entendimento das
paragêneses das rochas analisadas e os picos de absorção característicos.
3.5 Processamento Digital de Imagens (PDI)
Para se trabalhar com imagem de satélite ASTER foi necessário um
tratamento nelas antes do início dos trabalhos propriamente dito. Por isso essa
etapa foi divida em duas partes: pré-processamento e processamento.
A cena da imagem ASTER utilizada para a realização da modelagem foi a
AST_L1B_00304182002133415_20090812153338_4836
da
NASA
(National
Aeronautics and Space Administration), cedida para este trabalho pelo professor
Carlos Roberto de Souza Filho.
3.5.1 Pré-processamento
Na fase de pré-processamento foram feitas correções de cross-talk e
atmosférica. A correção de cross-talk é utilizada para reduzir o efeito nas bandas do
SWIR causado pela dispersão da incidência da luz no detector da banda 4, esta
correção foi realizada com o software CrossTalk3. A correção atmosférica (FLAASH
- Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) é necessária para
eliminar a interferência da atmosfera na imagem, pois quando a luz é refletida pelos
objetos na superfície terrestre sofre um espalhamento devido aos gases da
atmosfera e as partículas em suspensão. Esse espalhamento compromete os
resultados da imagem.
3.5.2 Processamento
Na fase de processamentos foram feitos tratamentos nas imagens para
rastrear os pixels com as mesmas respostas espectrais das medidas obtidas em
laboratório. A técnica utilizada para o rastreamento do pixel de interesse é a SAM Spectral Angle Mapper (Kruse et al., 1993). Esta técnica envolve aplicação de um
algoritimo que mede a similaridade entre o pixel e um ou mais espectros de
referência (Figura 14), através do calculo dos ângulos entre eles (Crósta et al.,
2003). A técnica é utilizada no software ENVI.
42
Figura 14 - Relação entre o espectro medido de cada pixel, para as bandas existentes, e um
dado espectro nas medidas efetuadas com técnica SAM. Os dois vetores são ligados a origem de
uma feição num espaço n-dimensional. O ângulo espectral representa a relação entre dois vetores
descritos (Crósta et al., 2003).
43
Capitulo 4
Geologia
4.1 – Introdução
O complexo de Catalão I foi descoberto por Hussak, em 1894, mas estudos
no corpo só foram iniciados em 1966 pelo DNPM com o “Projeto Nióbio, Fosfato e
Titânio”, visando uma avaliação preliminar da potencialidade mineral dos corpos
ultramáfico-alcalinos da região do Alto do Paranaíba (Carvalho & Bressan, 1997). A
primeira emprese a explorar a mina de fosfato em Catalão I foi a Fosfato de Goiás
S/A – FOSFAGO, atualmente a mina está sendo explorada pela FOSFERTIL, com
uma reserva lavrável em torno de 195 milhões de toneladas com teor médio de 9%
de P2O5 apatítico (FOSFERTIL, 2009).
O complexo alcalino-carbonatítico de Catalão I, está localizado na Província
Alcalina do Alto do Paranaíba. Este complexo constitui uma estrutura dômica,
composta por rochas ultramáfica serpentinizadas e flogopitizadas cortadas por veios
de carbonatitos de várias dimensões.
4.2 – Província Ígnea do Alto do Paranaíba
Várias Províncias Alcalinas circundam a Bacia do Paraná e estão associadas
a uma intensa atividade magmática que ocorreu na porção central a sul do Brasil e
no leste do Paraguai. A formação dos basaltos de platô da Formação Serra Geral da
Bacia do Paraná e das Províncias Alcalinas vizinhas é atribuída por diversos
autores, à influência térmica ou química de plumas mantélicas de Trindade e Tristão
da Cunha (Bizzi & Vidotti, 2003).
44
As Províncias Alcalinas de Goiás, de Poxoréu e do Alto do Paranaíba ocorrem
na porção norte da Bacia do Paraná e são do Neocretáceo (Figura 15). Já as
províncias a leste e oeste da Bacia do Paraná, incluindo as Províncias Alcalinas
Paraguai Oriental, Serra do Mar e Ponta Grossa, possuem idade variada, sendo em
sua maior parte do Eocretáceo (Brod et al., 2004).
O complexo alcalino estudado situa-se na Província Alcalina do Alto
Paranaíba. A classificação de Província Alcalina do Alto Paranaíba foi dada por
Gibson et al. (1995) para uma associação de rochas kamafugíticas, kimberlíticas e
carbonatíticas, situada entre os limites dos Estados de Goiás e Minas Gerais.
Nesta Província ocorrem intrusões ultramáficas-carbonatíticas de dimensões
relativamente grandes (até 65km2). Nela estão inseridos os complexos de Catalão I
e II, no sul de Goiás, Serra Negra, Salitre I, II e III, Araxá e Tapira, no oeste de Minas
Gerais.
Estes
complexos
estão
encaixados
em
rochas
metamórficas
neoproterozóicas dos domínios interno e externo da Faixa Brasília.
Figura 15 - Mapa de localização das províncias alcalinas na Bacia do Paraná. As rochas
representadas por círculos vazados são do Eocretáceo e as representadas por círculos preenchidos
representam rochas de Neocretáceo (com exceção da Província Serra do Mar que é do Neocretáceo
ao Eoceno). Mapa de Brod et al.(2004) adaptado de Gibson et al. (1995).
45
A estrutura dômica do complexo tem cerca de 5,2 km 2. A colocação deste
complexo, como também dos complexos de Tapira, Araxá, Serra Negra e Salitre é
controlada pelo lineamento Az 125° (Figura 16). O magmatismo alcalino gerado na
Província do Alto Paranaíba é de afinidade kamafugítica (Brod et al. 2004) e alguns
autores que estudaram a área defendem que esse magmatismo está relacionado
com o impacto da pluma de Trindade (Gibson et al., 1997; Thompson et al., 1998;
Brod et al., 2004).
Em todos estes complexos o intemperismo tropical teve uma forte atuação.
Este processo, juntamente com padrões de drenagem centrípeta a partir de
encaixantes mais resistentes, permitiu o desenvolvimento de uma cobertura de solo
muito espessa (Mariano & Marchetto, 1991).
Figura 16 - Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto Paranaíba com
destaque para o lineamento Az 125º e as intrusões carbonatíticas (em vermelho), Ribeiro (2008).
46
A figura 17 apresenta os complexos Alcalino-carbonatíticos de Catalão I e II
encaixados no Grupo Araxá.
Figura 17 - Mapa Geológico Regional (CPRM, 2004).
47
4.3 - Complexo Alcalino-Carbonatítico de Catalão I
O complexo de Catalão I é uma estrutura dômica com cerca de 5,2km 2 de
diâmetro, composta por dunito, clinopiroxenito, bebedourito, carbonatito, foscorito
(Fotografia 06) e flogopititos metassomáticos (Brod et al., 2004). Os carbonatitos
localizam-se na porção mais central do corpo e os foscoritos e flogopititos nas
porções mais externas (Figura 18). No corpo os flogopititos se localizam na borda e
os foscoritos e carbonatitos são mais centrais. Segundo Brod et al. (2004) a
predominância do flogopititos comprova o intenso metassomatismo que afetou as
rochas ultramáficas primárias. Neste complexo ocorrem depósitos de fosfato, titânio,
nióbio, ETR e vermiculita, mas atualmente o depósito é minerado em fosfato e
nióbio. A explotação do fosfato é feita a céu aberto (Fotografia 07), tendo como foco
o minério intemperizado.
Fotografia 06 - Foscorito cortado por veios de carbonatitos. Autoria: Maisa Abram.
48
Figura 18 – Mapa geológico do Complexo Catalão I, Ribeiro (2004) apud Brod et. al. (2004).
Fotografia 07- Vista da mina a céu aberto de Catalão I. Autoria: Maisa Abram.
49
Segundo Ribeiro (2008) a evolução magmática ocorreu em três fases. A
primeira fase originou a série bebedourítica, onde a imiscibilidade de um magma
primitivo silico carbonatado gerou um líquido silicático, que por processos de
diferenciação formou os dunitos, piroxenitos e veios carbonáticos. Na segunda fase
da evolução ocorreu outro processo de imiscibilidade, agora líquido carbonatítico,
que se repartiu em dois líquidos, foscorítico e carbonatítico, onde o foscorito
inicialmente é rico em olivina e evoluiu formando cumulados de apatita. Na terceira
fase ouve divisão do membro carbonatítico num segundo sub-trajeto foscorítico e
outro carbonatítico. O segundo foscorito não tem olivina, mas é rico em pirocloro e
magnetita. Ainda segundo o mesmo autor (op. cit.) o protólito da mineralização de
fosfato foram os piroxenitos tardios da série bebedourítica e os foscoritos da série
foscoritica.
As rochas do complexo de Catalão I sofreram um intenso processo de
intemperismo principalmente a partir do Terciário (Carvalho & Bressan, 1997),
ocasionando um espesso manto de alteração (Fotografia 08). O perfil de
intemperismo foi redefinido por Oliveira & Imbernon (1998) em cinco níveis:
capeamento, saprólito aloterítico, saprólito isalterítico, rocha alterada e rocha fresca
(Figura 19). Cada nível desse perfil apresenta minerais característicos, podendo-se
diferenciar perfis de alteração associados aos foscoritos e perfis associados aos
flogopititos. A tabela 04 mostra os minerais que constituem cada nível, proveniente
das rochas de flogopititos e foscorito.
O desenvolvimento do manto de intemperismo é de extrema importância para
a concentração econômica de fósforo, titânio, TR, nióbio e vermiculita. A apatita
normalmente é um resistato e concentra-se residualmente com o intemperismo. Na
mina de Catalão, o fator de enriquecimento em P2O5, em relação ao minério
primário, chega a até 4 vezes na zona oxidada. Entretanto, quando o grau de
intemperismo é elevado, a apatita é solubilizada, sendo possível a formação de
fosfatos secundários, como por exemplo, os da série crandalita – goyazita –
gorceixita. Estes fosfatos secundários, não são lavrados na mina, sendo
considerados como zona de estéril. Existe uma relação interessante que é a razão
CaO/P2O5 que deve ser em torno de 1,3, na zona em que o P 2O5 existe sob a forma
de apatita. Quando esta relação varia de 0,8 a 1,6 é considerada como uma relação
favorável para lavra, normalmente presente na zona do oxidado. Abaixo de 0,8 estão
50
presentes os fosfatos secundários (zonas mais lavada) e acima de 1,6, ocorre a
rocha pouco alterada (zona menos enriquecida residualmente).
Fotografia 08 - Manto de intemperismo da mina de Catalão I. Autoria: Maisa Abram.
Figura 19 - Perfil de intemperismo de Catalão I proposto por Oliveira & Imbernon (1998).
51
Tabela 04 - Alterações do flogopitito e do foscorito de acordo com o nível no perfil de intemperismo
(Brod, 2008).
Posição no perfil
Foscorito
Capeamento (estéril)
Gibbsita, goethita, caolinita, quartzo
Saprólito aloterítico
Fosfato secundário, argilas,
Fosfato secundário, argilas,
(estéril)
goethita, anatásio
goethita, anatásio
Saprolito Isalterítico
Apatita, goethita, quartzo/silexito,
Argilas, goethita, apatita,
(porção superior)
argilas
quartzo/silexito, anatásio
Saprolito Isalteritico
Apatita, goethita, magnetita,
Vermiculita, argilas, goethita,
(porção intermediária)
quartzo/silexito, vermiculita
apatita, magnetita, anatásio
Saprolito Isalterítico
Apatita, magnetita,
Flogopita/vermiculita, argilas,
(porção inferior)
vermiculita/flogopita, goethita
goethita, apatita, magnetita,
Apatita, magnetita,
anatásio
Flogopita/vermiculita,
flogopita/vermiculita, serpentina,
magnetita, apatita, carbonato,
carbonato
peroviskita
Apatita, magnetita, olivina/flogopita,
Flogopita, magnetita, apatita,
carbonato
carbonato, peroviskita
Rocha alterada
Rocha fresca
Flogopitito
Gibbsita, goethita, caolinita,
quartzo
Em trabalhos anteriores foram reconhecidas três séries no complexo Catalão
I, são elas: bebedourítica, foscorítica e carbonatítica. A série bebedourítica é
caracterizada pela composição de clinopiroxênio, magnetita, apatita, olivina,
flogopita e peroviskita. A série foscorítica é caracterizada pela presença de apatita,
magnetita e olivina. A série carbonatítica é caracterizada por rochas com mais de
50% de carbonato na sua composição.
Durante o campo do Projeto Fosfato do Brasil foram visitados cinco pontos da
mina de Catalão I (Figura 20). Nesses pontos foram descritos os carbonatitos,
flogopititos, foscoritos, perfil de intemperismo e o solo superficial. Foram coletadas
20 amostras (Tabela 05).
52
Figura 20 - Pontos onde foram coletadas as amostras, no fundo está a imagem ASTER composição
R6 G3 B2, da área da mina de Catalão I.
Tabela 05 - Lista de amostra referenciando ao ponto de coleta.
Pontos
Amostras
Pt01
MA01, MA01A, MA1B, MA01C, CB06, CB06A, CB07
Pt02
MA02A, MA02B, CB04
Pt03
MA03, MA03A
Pt04
MA04, CB02, CB02A, CB02B, CB02C, CB02D
Pt05
MA05, CB05
53
4.3.1 Caracterização Petrográfica dos Tipos Litológicos do Depósito
4.3.1.1 Carbonatitos
Macroscopicamente, os carbonatitos apresentam coloração variando do
branco ao cinza claro (Figura 21A), textura granular, granulometria média, e são
constituídos essencialmente por carbonato (calcita e dolomita), com quantidades
subordinadas flogopita e minerais opacos, que provavelmente é a magnetita.
Localmente, estão em contato com um flogopitito de coloração marrom
avermelhada, onde finos veios de carbonatito cortam ambas as litologias (Figura
21B).
Microscopicamente, os carbonatitos são rochas com textura fanerítica,
inequigranular, granulometria média a grossa, com cristais subédricos a anédricos e
que apresentam contato entre grãos côncavo-convexo. Além do carbonato, flogopita
e minerais opacos é possível identificar a apatita e a tetra-ferriflogopita (Figura 21C),
minerais acessórios diagnósticos de complexos alcalinos-carbonatíticos.
No contato entre o carbonatito e o flogopitito (Figura 21D) se desenvolve a
tetraferriflogopita, onde a flogopita perde Al e se altera para tetra-ferriflogopita. Para
uma identificação rápida e fácil desses minerais, ao colocar a flogopita com a
clivagem perpendicular ao polarizador do microscópio ela exibe a cor mais clara,
pois está em posição de menor absorção e quando colocada em posição paralela ao
polarizador exibe cor mais escura, pois está em posição de maior absorção. Na
tetra-ferriflogopita essa relação é inversa (Figura 21E e F).
4.3.1.2 Olivina Carbonato Flogopitito
Rocha de coloração cinza, textura inequigranular com pórfiros de olivina
serpentinizadas (Figura 22A), carbonato, flogopita e minerais opacos (provavelmente
magnetita). Apresenta alguns veios e amídalas preenchidas com carbonato (Figura
22B). Quando alterado apresenta a cor marrom avermelhado, sendo constituído
predominantemente por flogopita, minerais opaco (óxido de ferro) e apatita (Figura
22C), não é visível a olho nu, mas sua presença é comprovada pelo teste com
molibidato de amônia (Figura 22D).
54
A
B
C
D
E
F
Figura 21 - A - Carbonatito de coloração branca a cinza clara, de textura granular média (Amostra
CB02). B - Contato entre o carbonatito e o flogopitito, mostrando os veios de carbonatito cortando o
flogopitito (Amostra CB02A). C – Fotomicrografia do carbonatito de textura fanerítica, inequigranular,
mostrando carbonato, apatita e cristal de flogopita com a tetra-ferriflogopita nas bordas (Amostra
CB02. Obj.= 10x, Nx). D – Fotomicrografia da zona de contato entre carbonatito e o flogopitito,
mostrando a presença a tetra-ferriflogopita (Amostra CB02A. Obj.= 10x, Nx). E - Fotomicrografia do
cristal de flogopita com tetra-ferriflogopita nas bordas, com a clivagem da flogopita perpendicular ao
polarizador apresenta direção de menor absorção, o inverso ocorre com a tetra-ferriflogopita (Amostra
CB02A, Obj.= 40x,LP). F – Mesmo campo de visão da fotografia “E” com a clivagem da flogopita
paralela ao polarizador apresenta direção de maior absorção (Amostra CB02A, Obj.= 40x,LP).
55
Microscopicamente, o flogopitito uma rocha de textura inequigranular,
porfirítica, intensamente metassomatizada, constituída principalmente por flogopita,
tetra-ferriflogopita, carbonatos, olivina e minerais opacos, provavelmente magnetita
(Figura 23A), com quantidades subordinadas de apatita e barita. Um aspecto textural
marcante nesta rocha é a presença de pseudomorfos ovalados a arredondados
formados por flogopita, carbonato e óxidos. Na maioria destes pseudomorfos, os
óxidos ocorrem na forma de gotículas delineando o contorno dos cristais originais e
como concentrações pulverulentas no centro destes (Figura 23B).
Em algumas amostras foram identificados cristais reliquiares de olivina como
mineral original dos pseudomorfos, que ocorrem tanto em pequenos cristais com
menos de 0,2 mm como em cristais com mais de 1 cm (Figura 23C). Quando é
possível identificar a olivina, ela está alterada para talco e serpentina e está
bordejada por flogopita microgranular (Figura 23D). Ocasionalmente observa-se
carbonato associado aos demais minerais da alteração da olivina. A flogopita ocorre
como cristais euédricos a subédricos, provavelmente primários, geralmente
desenvolvendo tetra-ferriflogopita nas bordas, e também microcristalina associada
aos pseudomorfos (Figura 23B). O carbonato predominantemente intersticial e, de
forma subordinada, como finas vênulas e pequenos bolsões associados à barita. Os
minerais opacos, além de associados aos pseudomorfos nas formas acima
descritas, também ocorrem como pequenos cristais euédricos a subédricos
dispersos pela rocha e como manchas irregulares disseminadas por toda a rocha.
Na amostra CB04 o flogopitito está bastante alterado, mas ainda é possível
perceber a presença de óxido de ferro (provavelmente goethita), flogopita e a apatita
(Figura 23 E e F).
56
A
B
C
D
Figura 22 - A – Flogopitito (Amostra CB02B). B - Pórfiro de olivina serpentinizada com amídalas
preenchidas por carbonato (Amostra CB02B). C - Amostra de mão alterada de flogopitito (Amostra
CB04). D - Teste com molibidato de amônio com resultado positivo para presença de fosfato (Amostra
CB04).
57
A
B
C
D
E
F
Figura 23 - Fotomicrografia: A- Mineral opaco com a forma característica da magnetita. B - Cristal
euédrico de flogopita, possivelmente primário, com borda de tetra-ferriflogopita e pseudomorfos com
óxidos na forma de “gotículas” delineando-o (Amostra CB02B, Obj. 10x, LP). C – Cristal reliquiar de
olivina com borda de reação formando flogopita microcristalina (Amostra CB02B, Obj.=2,5x, NX). D –
Cristais euédricos a subédricos de flogopita, provavelmente primários, com tetraferriflogopita nas
bordas, e também flogopita microcristalina associada à pseudomorfos com carbonato intersticial
(Amostra CB02B, Obj.=10x, LP). E - Flogopitito bastante alterado; onde se observa óxido de ferro e
flogopita (Amostra CB04, Obj. 10x, LP). F – Na mesma posição da “E” (Amostra CB04, Obj. 10x, Nx).
58
4.3.1.3 Flogopita Nelsonito
Macroscopicamente é uma rocha de coloração cinza, textura inequigranular,
de granulometria fina a grossa, com pórfiros de magnetita de até 5 cm e de tetraferriflogopita de até 1cm, imersos em uma matriz fina de carbonato e apatita (Figura
24A). A magnetita foi identificada em amostra de mão por sua propriedade
magnética.
Microscopicamente é uma rocha fanerítica fina a média, inequigranular,
porfirítica, com pórfiros de magnetita e tetra-ferriflogopita (Figura 24B) e apatita
variando de 2,4 a 4,5 mm. A matriz é constituída predominantemente por apatita e
carbonato (Figura 24 C e D). Os pórfiros são euédricos a subédricos.
4.3.1.4 Foscorito (saprólito)
O foscorito é uma rocha ígnea alcalina, constituída por olivina, magnetita e
apatita. A amostra estudada está bastante intemperizada, vindo a constituir na
verdade um saprólito, onde o protólito pode é um foscorito (Figura 25A). A rocha
esta refletindo um processo de lixiviação e nos locais onde este processo e a
porosidade são mais acentuados, formam-se drusas microscópicas conferindo a
rocha uma textura pseudo-esferulítica, embora não tendo sido possível identificar
microscopicamente os minerais que preenchem essas drusas, é comum nestes
complexos o preenchimento das referidas drusas por minerais da família da
crandalita, como por exemplo, a gorceixita micro a cripitocristalina (Ribeiro, 2008),
com base nisto, supõe-se que a textura observada na figura 25B e C pode-se tratar
desses fosfatos secundários. É possível identificar uma massa irregular de óxido de
ferro (Figura 25D), provavelmente goethita, entre os grãos do fosfato secundário.
59
A
B
C
D
Figura 24 - A - Flogopita Nelsonito com pórfiros de minerais opaco e flogopita (Amostra CB02C). B –
Fotomicrografia do pórfiro de tetra-ferriflogopita (Amostra CB02C, Obj. 2,5x, LP). C – Fotomicrografia
do pórfiro do mineral opaco (magnetita) na matriz de carbonato e apatita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x,
Nx). D – Fotomicrografia da matriz de carbonato e apatita com pórfiros de flogopita e magnetita. A
flogopita está alterada possivelmente para vermiculita (Amostra CB02C. Obj.=2,5x, Nx).
60
A
B
C
D
Figura 25 - A - Rocha bastante alterada de foscorito (saprólito) (Amostra CB07). B – Fotomicrografia
do fosfato secundário com textura pseudo-esferulítica (Amostra CB07. Obj.=20x, LP). C –
Fotomicrografia na mesma posição da “B” (Amostra CB07. Obj.=20x, Nx). D – Fotomicrografia de
massa irregular de óxido de ferro entre os grãos do fosfato secundário (Amostra CB07. Obj.=10x, LP).
61
Capitulo 5
Resultados e discussões
5.1 – Introdução
Técnicas de mapeamento hiperespectral utilizando imagens multiespectrais
ASTER, vêm sendo utilizadas com sucesso na prospecção mineral, a exemplo dos
trabalhos de Silva & Abram (2008), com estudos de metalogenia de ouro na
província Juruena - Teles Pires (MT), Perrota et al. (2005), com estudos em
pegmatitos relacionados a mineralização de lítio, gemas e minerais industriais do
vale do Jequitinhonha, Hoff et al. (2005), com estudos de argilas na Folha
Iraí/Frederico e Guimarães (2005), no estudo da mineralogia associada aos
depósitos minerais no Projeto Ibitiara - Rio de Contas.
Neste capítulo será apresentada a discussão dos resultados obtidos do
mapeamento espectral em imagem ASTER e estudos espectrorradiométricos para o
depósito de fosfato magmatogênico de Catalão I. Para chegar ao resultado final
deste trabalho, a primeira etapa foi caracterização da paragênese mineral das
amostras coletadas do depósito. Este etapa serviu como base para entender melhor
os resultados obtidos na etapa seguinte, que foi a confecção da biblioteca espectral
de referência das medidas obtidas em laboratório com a biblioteca espectral do
USGS. A última etapa foi o processamento digital de imagens onde foram utilizadas
técnicas de correções (cross-talk e atmosférica) e de mapeamento (SAM) resultando
em uma classificação espectral.
62
5.2 Resultados dos Trabalhos
5.2.1 Biblioteca Espectral
Nesta fase foi possível gerar uma biblioteca espectral de referência para as
rochas associadas aos depósitos de fosfato magmatogênico de Catalão I. Esta
biblioteca é composta por 85 curvas espectrais, geradas a partir das medidas feitas
em 16 amostras, a saber: CB02D, CB04, CB05, CB06, CB06A, CB07, MA01,
MA01A, MA1B, MA01C, MA02A, MA02B, MA03, MA03A, MA04 e MA05. As curvas
medidas estão no intervalo de comprimento de onda 0,35 a 2,5 m.
Nas curvas geradas nas medições das amostras pelo espectrorradiômetro é
feita a correção do contínuo. A partir dessa consistência as curvas são reunidas em
só um arquivo no software ENVI 4.4, gerando assim a biblioteca. De posse da
biblioteca de referência, são feitas comparações com a biblioteca espectral padrão
dos minerais do USGS, para melhor entendimento da resposta espectral da
biblioteca de referência, onde foi possível reconhecer a paragênese mineral do
depósito.
Como as rochas são constituídas por um ou mais minerais, algumas vezes se
faz necessário reconhecer os espectros dos minerais da biblioteca do USGS e gerar
misturas desses espectros. Com a ferramenta Spectral Analist foi possível ter uma
relação de espectros de minerais semelhantes de uma biblioteca específica, no caso
deste trabalho a biblioteca do USGS. Nesta operação, o conhecimento prévio da
paragênese dos minerais das amostras estudadas, permite avaliar os resultados
obtidos. Para gerar a mistura, utilizou-se a ferramenta Spectral Math que permite
estabelecer de cada mineral, conforme as paragêneses obtidas, nas amostras
estudadas. A seguir serão discutidos os resultados obtidos dos espectros
específicos.
Os estudos nos espectros da amostra CB02D geraram dois conjuntos de
curvas, os que tiveram predomínio do mineral de calcita e os da mistura de
dolomita/apatita, onde se gerou picos de absorção com comprimento de onda de
2,3331 m (Figura 26).
63
A
B
C
Figura 26 - Medidas espectrais da amostra CB02D: (A) comparado com o espectro da calcita do
USGS; (B) comparado com a mistura de dolomita/apatita do USGS; e (C) Picos de absorção no
comprimento de onda de 2,3331 m, a curva está reamostrada para imagem ASTER. Todas as
curvas foram geradas com remoção de contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.
64
As análises espectrais nas amostras CB04 e CB05 confirmaram o que foi
visto em campo e o que foi descrito na petrografia. Os espectros da amostra CB04
foram comparados a uma mistura gerada com os espectros da goethita e apatita
(Figura 27), o que também foi observado na petrografia, onde a amostra descrita é
composta por apatita, flogopita e óxido de ferro (goethita) e a mostra CB05 foi
descrita em campo como um foscorito cortado por veios de carbonatito, para
comparação da amostra CB05 foi gerada um mistura dos espectros de calcita,
olivina, flogopita e vermiculita (Figura 28).
Figura 27 - Comparação da amostra CB04 com a mistura dos espectros de goethita e apatita do
USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em
unidade de m.
Figura 28 - Comparação da amostra CB05 com a mistura dos espectros de calcita, olivina, flogopita e
vermiculita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda
está em unidade de m.
65
As amostras CB06 e CB06A geraram três conjuntos de espectros. Na
amostra CB06 o espectro da medida 151 se assemelha muito com a calcita e as
demais medidas da amostra CB06 se assemelham com a mistura gerada a partira
da predominância de goethita, serpentina e apatita. Na amostra CB06A foi gerada
uma mistura com a predominância de calcita e apatita (Figura 29).
A
B
C
Figura 29 - Comparação das amostras CB06 e CB06A com os espectro de (A) calcita, (B) mistura de
goethita com apatita e (C) da amostra CB06 com a mistura de calcita com apatita do USGS. As
curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.
66
A curva espectral da amostra CB07 como descrito na petrografia é produto da
alteração de um foscorito, constituída por óxido de ferro (goethita) e fosfato
secundário/aluminoso (produto desta alteração). Como a biblioteca do USGS não
contempla espectros de fosfatos secundários a mistura foi gerada só com os
espectros de goethita e serpentina (produto da alteração da olivina), dando com
resposta uma curva aproximada (Figura 30).
Figura 30 - Comparação da amostra CB07 com a mistura dos espectros de goethita com serpentina
do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em
unidade de m.
As amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C foram analisadas comparando
os espectros da mistura de apatita/goethita (Figura 31), essa amostra foi coletada
em campo de um manto de intemperismo oxidado mineralizado. As medidas
espectrais nas amostras mostram dois picos de absorção no comprimento de onda
em 2,2635 e 2,3964 m (Figura 32), o que não é visto na mistura gerada (só é visto
a absorção em 2,3964 m). Um dos motivos pode ser pela biblioteca do USGS não
contemplar todos os minerais, em especial os fosfatos aluminosos, dificultando
assim a análise espectral.
67
Figura 31 - Comparação das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C com a mistura dos espectros
de goethita com apatita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m.
Figura 32 - Curvas espectrais das amostras MA01, MA01A, MA1B e MA01C reamostrada para
ASTER, com dois picos de absorção no comprimento de onda em 2,2635 e 2,3964 m. As curvas
foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.
68
As amostras MA02A e MA02B são flogopititos alterados. A composição do
flogopitito desse complexo é basicamente flogopita e magnetita. Como essas rochas
estão alteradas o espectrorradiômetro conseguiu medir os minerais de alterações
dessas rochas que são a vermiculita (flogopita) e goethita (magnetita). A amostra
MA02A foi comparada com o espectro da mistura da vermiculita/goethita (Figura 33)
e a amostra MA02B comparada com o espectro da vermiculita (Figura 34).
Figura 33 - Comparação da amostra MA02A com o espectro da mistura da vermiculita com goethita.
As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de
m.
Figura 34 - Comparação da amostra MA02B com o espectro de vermiculita do USGS. As curvas
foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em unidade de m.
69
A análise espectral nas amostras MA03 e MA03A mostraram semelhanças
com as curvas espectrais da flogopita (Figura 35) e da mistura de calcita/flogopita
(Figura 36). Confirmando o que foi visto em campo, onde a rocha é constituída por
flogopita e vermiculita e cortada por veios de calcita.
Figura 35 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03A com o espectro da flogopita do
USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em
unidade de m.
Figura 36 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA03 com a mistura dos espectros da
flogopita com a calcita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m.
70
A amostra MA04 foi coletada em uma zona de contato entre o carbonatito e o
flogopitito. O espectro conseguiu marca bem essa mistura. O espectro da amostra
foi comparada ao espectro da mistura de apatita/calcita/flogopita (Figura 37).
Figura 37 - Comparação das curvas espectrais da amostra MA04 com o espectro da mistura de
apatita, calcita e flogopita do USGS. As curvas foram geradas com remoção do contínuo e o
comprimento de onda está em unidade de m.
A amostra MA05 é uma amostra de solo coletada no horizonte B. Os
espectros dessa amostra deram picos de absorção nos comprimentos de onda
2,2635 e 2,3964 m (Figura 38).
Figura 38 - Curvas espectrais reamostrada para ASTER da amostra MA05. As curvas foram
reamostradas para ASTER, geradas com remoção do contínuo e o comprimento de onda está em
unidade de m.
71
Na maior parte das comparações entre as medidas espectrais das amostras
obtidas em laboratório e a biblioteca padrão do USGS foi possível reconhecer a
paragênese do depósito de Catalão I.
5.1.3 Mapeamento Espectral
No mapeamento espectral realizado no trabalho foram seguidos os métodos
de Ducart et al. (2005) e Crósta et al. (2003), onde são feitas correções na imagem
ASTER e foi utilizada a técnica de mapeamento Spectral Angle Mapper (SAM). Os
trabalhos com as imagens ASTER foram divididos em duas fases: préprocessamento e processamento.
Na fase de pré-processamento foram feitas correções do efeito do cross-talk
com o software CrossTalk3, essa correção é feita para reduzir o efeito nas bandas
do SWIR causado pela dispersão da incidência da luz no detector da banda 4. Após
esta correção foi feita reamostragem da banda do SWIR para 15m, pois para fazer
os processamentos no ENVI é necessário que todas as bandas estejam com a
mesma resolução. Para este trabalho foram utilizadas as bandas do VNIR e SWIR,
que é onde estão os intervalos dos espectros de interesse para o material estudado
(minerais) no projeto, as bandas foram unidas num arquivo para facilitar o
processamento. Outra correção feita foi a atmosférica, que consiste na correção da
interferência causada pela mesma, por causa da sua composição gasosa e das
partículas em suspensão (Figura 39). Esta correção foi feita utilizando ferramenta
FLAASH (Figura 40) do software ENVI 4.4, onde são preenchidas algumas
informações como data e hora da aquisição da imagem pelo satélite, tipo de sensor,
coordenada do ponto central da imagem entre outros dados. Finalizando assim os
trabalhos da parte de pré-processamento.
72
A
B
Figura 39 - Comparação entre as imagens ASTER (A) sem correção atmosférica e (B) com correção
atmosférica. A imagem está na composição R6G4B2.
Figura 40 - Janela da ferramenta de correção atmosférica FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric
Analysis of Spectral Hypercubes) do software ENVI 4.4.
73
Na fase de processamento, agora com as correções necessárias na imagem
ASTER, foi utilizada a técnica SAM (Mapper Angle Spectral) para a realização do
mapeamento espectral. Essa técnica, segundo Crosta et al. (2003), utiliza a
aplicação de algoritmos que medem a similaridade entre um pixel da imagem e um
ou mais espectros de referência, através de cálculos do ângulo entre ambos. O
resultado dessa técnica é o rastreamento de pixels com a mesma resposta do
espectro utilizado como referência.
Para fazer o rastreamento foram testadas várias curvas do espectro de
referência. Como um pixel na verdade representa uma área de 15m, o valor de
reflectância no pixel é uma mistura dos valores de todos os materiais que estão
contidos naquela área da superfície (Figura 41). Portanto a curva espectral mais
adequada para ser utilizada como espectro de referência foi a curva do pixel que
estava localizado o ponto Pt04, onde continham muitas amostras mineralizadas,
com alguns picos de absorção coincidentes com alguns dos espectros medidos.
Figura 41 - Comparação entre a curva espectral da amostra MA04 e o pixel da imagem localizado
nesta amostra. A curva da amostra está reamostrada para ASTER e o comprimento de onda está em
unidade de m.
O resultado da utilização da técnica SAM para o rastreamento foi um mapa de
espectral, onde áreas da mina de Catalão I e II foram selecionadas em vermelho
como áreas mais favoráveis para ocorrência desta mineralização (Figura 42 e 43).
Além dessas áreas o método utilizado conseguiu prever uma nova área em potencial
(Figura 44).
74
Figura 42 - Mapa espectral gerado a partir da utilização da técnica SAM, em destaque as áreas em
amarelo com resposta mais positivas para mineralização de fosfato.
75
Figura 43 - Área em destaque do mapa espectral. Com a utilização da técnica foi possível mapear as
minas de Catalão I e II.
76
A
B
Figura 44 – Comparação entre a (A) nova área prevista no mapa espectral e a (B) mesma região no
mapa geofísico de sinal analítico (Borges, 2009) mostrando uma anomalia na mesma área do mapa A.
Variações de cor do vermelho ao rosa do sinal analítico significam zonas magneticamente anômalas.
77
Capitulo 6
Considerações Finais
Este trabalho final de graduação teve como proposta testar métodos de
sensoriamento remoto utilizando técnicas de mapeamento hiperspectrais em
imagens multiespectrais ASTER em uma área que já se sabia da existência de
depósito de fosfato de origem magmatogênica. Com o auxílio de estudos
petrográficos e do entendimento da biblioteca espectral gerada, o resultado da
utilização da técnica de mapeamento foi a confecção de um mapa espectral que
delimitou o depósito de Catalão I (foco deste trabalho), delimitou uma parte do corpo
do depósito de Catalão II e ainda conseguiu prever uma nova área para posterior
estudo.
Com este estudo e as medidas espectrorradiométricas realizadas foi possível
compor uma biblioteca espectral que poderá ser aplicada em outras áreas para a
delimitação de corpos alcalino-carbonatíticos similares a Catalão I, inclusive com o
uso de sensores hiperespectrais.
Apenas uma técnica de mapeamento espectral foi utilizada, denominada
técnica SAM (Spectral Angle Mapper), que tem como base a aplicação do algoritmo
que mede a similaridade espectral entre o pixel e um ou mais espectros de
referência, pelo cálculo do ângulo entre ambos. Os resultados alcançados com a
técnica SAM foram satisfatórios, comprovando que é possível identificar feições
espectrais de corpos alcalino-carbonatíticos com o uso de espectrorradiometria e
sensor ASTER. No futuro novas técnicas poderão ser testadas.
Desta forma, conclui-se que a técnica de mapeamento espectral com o uso
de sensor ASTER para prospecção de fosfato magmatogênico constitui uma
78
ferramenta de baixo custo para prospecção de fosfato associado a corpos alcalinocarbonatíticos. Áreas favoráveis para novos depósitos podem ser delimitadas com a
aplicação da biblioteca de referência e o mapeamento multiespectral. Os resultados
obtidos somados a outros estudos, como interpretação de dados de aerogeofísica e
anomalias geoquímicas, podem servir para o planejamento de visitas de campo para
checar áreas favoráveis para mineralização de fosfato de origem magmatogênica,
diminuindo assim os riscos de não se obter sucesso na pesquisa.
Sugere-se aqui um trabalho mais sistemático de amostragem de solo, com o
uso de difratometria e caracterização dos minerais de alteração supergênica
associados aos níveis mais ricos em foscorito e níveis mais ricos em flogopitito para
compor e caracterizar melhor a biblioteca espectral do corpo de Catalão I. Com este
estudo espera-se mapear em detalhe as frentes de produção do minério fosfático da
mina.
79
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Anexos
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB02
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
A rocha apresenta coloração branca a cinza claro, bem preservada, equigranular, textura
granular, granulometria média. Constituída por carbonato (calcita e dolomita), com quantidades
subordinadas de flogopita e mineral opaco.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
A rocha apresenta textura fanerítica inequigranular e sua granulometria varia de média a grossa.
É constituída basicamente de carbonato, minerais subordinados de apatita e flogopita, com
traços de minerais opacos. A flogopita está alterada nas bordas para tetra-ferriflogopita.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Carbonato
96,5
Apatita
3,0
Flogopita/tetra-ferriflogopita
0,5
Mineral Opaco
tr
%
DESCRIÇÃO
Carbonato: forma granular, subédrico a anédrico, com tamanho variando de 0,2 a 2,8 mm,
apresenta contatos côncavo-convexos.
Apatita: formar prismática, subédrica a anédrica, com tamanho variando de 0,07 a 1,0 mm,
contatos côncavo-convexos.
Flogopita: forma tabular, subédrica, com tamanho variando de 0,4 a 1,2 mm, contatos côncavoconvexos. A flogopita está parcialmente transformada em tetra-ferriflogopita.
CLASSE
ROCHA
Carbonatito
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
Rocha fresca.
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB02A
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
Amostra do contato do carbonatito com o flogopitito. A parte do carbonatito tem coloração
acinzentada e do flogopitito marrom avermelhada. Apresenta estrutura equigranular média. O
flogopitito é cortado por veios de carbonatitos.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
A rocha apresenta textura fanerítica média a grossa, constituída de carbonato, flogopita,
magnetita e apatita. Os cristais se apresentam subédricos a anédricos. A flogopita está alterada
para tetra-ferriflogopita nas bordas.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Carbonato
60
Flogopita/tetra-ferriflogopita
31
Mineral opaco
5
Apatita
4
%
DESCRIÇÃO
Carbonato: forma granular, subédrico a anédricos, com tamanho dos cristais variando de 0,075
a 1,0 mm, apresenta contatos côncavo-convexo.
Flogopita: forma tabular, subédrico, contatos retos e côncavo-convexo, tamanho dos cristais
variando de 0,08 a 0,75 mm. A flogopita se altera para tetraferriflogopita nas bordas.
Magnetita: forma irregular, anédrica, contatos côncavo-convexo. Apresenta tamanho dos cristais
variando de 0,03 a 1,5 mm
Apatita: forma prismática, subédrioco a anédrico, contatos côncavo-convexo, tamanho dos
cristais variando de 0,15 a 3,0 mm.
CLASSE
ROCHA
Carbonatito
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
Rocha fresca.
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB02B
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
Rocha de coloração cinza, inequigranular, com pórfiros de olivina serpentinizada, em uma matriz
composta por flogopita, carbonato e minerais opacos. Apresenta alguns veios e amídalas
preenchidos por carbonatos. A rocha está um pouco alterada.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
A rocha apresenta cor marrom avermelhada, textura fanerítica, constituída de olivina, flogopita,
carbonato e mineral opaco (provavelmente magnetita), barita e apatita em quantidade traço. Os
cristais são subédrico a anédricos. A olivina se altera para serpentina e a flogopita para tetraferriflogopita.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Flogopita
55
Carbonato
20
Olivina
15
Mineral opaco
10
Barita
tr
Apatita
tr
%
DESCRIÇÃO
Flogopita: forma tabular, subédrico, contatos retos e côncavo-convexo, tamanho variando 0,15 a
1,05 mm. A maior parte da flogopita está alterada para tetra-ferriflogopita.
Carbonato: forma irregular, subédricos a anédricos, com tamanhos variando de 0,15 a 0,675 mm
Olivina: forma granular, anédrica, contatos côncavo-convexo, tamanho variando de 0,25 a 9,25
mm. A olivina apresenta-se bastante alterada (serpentinizada), com aureolas da alteração nas
bordas.
Mineral opaco: forma irregular, anédrica, contatos côncavo-convexo e suturado, tamanho dos
cristais variando de 0,025 a 0,4 mm, provavelmente magnetita.
CLASSE
ROCHA
Olivina Carbonato Flogopitito
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
Rocha alterada.
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB02C
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
Rocha de coloração cinza, textura inequigranular com pórfiros de mineral opaco e tetraferriflogopita, em uma matriz de carbonato. Granulometria variando de fina a grossa. A rocha
apresenta alteração.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
Rocha com textura fanerítica de fina a muito grossa, inequigranular, porfirítica. Constituída de
mineral opaco (provavelmente magnetita), tetra-ferriflogopita, carbonato e apatita. A tetraferriflogopita está alterada, possivelmente para vermiculita.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Apatita
35
Carbonato
35
Tetra-ferriflogopita
20
Mineral opaco
10
%
DESCRIÇÃO
Apatita: forma prismática, anédrica, contatos côncavo-convexo, tamanho dos cristais variando
de 0,075 a 1,2 mm.
Carbonato: forma irregular, subédricos a anédricos, com tamanhos dos cristais variando de
0,075 a 0,75 mm, contatos côncavo-convexo.
Tetra-ferriflogopita: forma tabular, subédrico, contato côncavo-convexo, tamanho dos cristais
variando de 0,1 a 4,12 mm. Os cristais de flogopita apresentam alteração nas bordas,
provavelmente vermiculita.
Mineral opaco: forma irregular, anédrica a subédrica, contatos côncavo-convexo, tamanhos dos
cristais variando de 0,015 a 4,5 mm, provavelmente magnetita.
CLASSE
ROCHA
Tetra-ferriflogopita nelsonito
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
Rocha alterada.
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB04
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
A rocha apresenta-se bastante alterada, cor marrom, textura fanerítica média. Constituída por
flogopita, mineral opaco a amostra contém apatita, mas não dá para ver na mesoscopia.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
Minerais muito alterados, a maior parte dos cristais são anédricos, textura fanerítica fina a
média; com tamanhos variando de 0,075 a 0,6 mm. Composta por flogopita, mineral opaco
(provavelmente magnetita) e apatita. A rocha já está tão alterada que não dá mais para ver os
cristais de olivina e carbonato.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Flogopita
80
Apatita
11
Mineral opaco
09
%
DESCRIÇÃO
Flogopita: apresenta contato côncavo-convexo, com tamanho variando de 0,12 a 1,0 mm.
Cristais anédricos, muito alterados, provavelmente para vermiculita.
Mineral opaco: apresenta contato côncavo-convexo, tamanhos dos cristais variam de 0,08 a 0,4
mm. Os cristais são subédricos a anédricos. Apresenta alteração para óxido de ferro.
Apatita: apresenta contato côncavo-convexo, os tamanhos dos cristais variam de 0,025 a 0,10
mm, os cristais são anédricos.
CLASSE
ROCHA
Olivina Carbonato Flogopitito
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
A rocha está muito alterada.
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza
FICHA PETROGRÁFICA
Lâmina nº: CB07
CARACTERÍSTICAS MESOSCÓPICAS
Rocha bastante alterada (saprolítica) de cor marrom, granulação média, composta por material
argiloso e óxido de ferro. Rocha produto de alteração do foscorito.
CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS
Rocha apresenta textura fanerítica média, está muito alterada, constituída por um mineral de
fosfato secundário e óxido de ferro, provavelmente goethita. O fosfato secundário apresenta
forma pseudo-esferulítica.
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
%
Fosfato secundário
60
Óxido de ferro
40
%
DESCRIÇÃO
Fosfato secundário: apresenta forma pseudo-esferulítica, textura fanerítica média, com o
tamanho dos cristais variando de 0,15 a 0,45 mm. Contato côncavo-convexo.
Óxido de ferro: massa irregular de óxido de ferro (provavelmente goethita) preenchendo os
espaços entre o mineral de fosfato.
CLASSE
ROCHA
Foscorito (Saprolito)
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
PETRÓGRAFO
Nivia Pina de Souza