Spatial modeling of aerogeophysical data and interpretation of SAR images with application to geological and metallogenetic mapping of the central Bacajá Domain, State of Pará, Brazil

Orientadores: Álvaro Penteado Crósta, Adalene Moreira Silva, Carlos Eduardo de Mesquita BarrosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: O Domínio Bacajá está localizado na parte leste do Cráton Amazônico, no âmbito da Província Maroni-Itacaúnas ou Transamazonas, de idade paleoproterozóica. A interpretação vigente dos limites entre as unidades litoestratigráficas que compõem o Domínio Bacajá foi baseada, sobretudo, em dados aerogeofísicos adquiridos na década de 1970. Entre 2004 e 2005 foram realizados aerolevantamentos de radar (SAR) pelo Sistema de Proteção da Amazônia (SIPAM) e geofísicos (magnetometria e gamaespectrometria) foram adquiridos pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM). Os novos dados são de fundamental importância ao desenvolvimento de pesquisas visando o avanço do conhecimento geológico e do potencial mineral da região. Esses dados foram analisados e modelados espacialmente para geração de mapas geológicos e de informações sobre o potencial aurífero da região central do Domínio Bacajá. Os resultados obtidos sugerem que o limite entre o Domínio Bacajá e a Província Carajás estaria situado entre as unidades Ortognaisse Pacajá (Neoarqueano) e Granulito Novolândia (Riaciano). A modelagem a partir da técnica fuzzy indicou zonas favoráveis à ocorrência de rochas máficas e ultramáficas, que incluem anfibolitos, diabásios, gabros e metagabros. Com a modelagem a partir da técnica Self-organizing maps (SOM), foram definidas classes relacionadas às principais variedades litológicas que ocorrem nessa região do Domínio Bacajá. Ocorrências auríferas encontram-se associadas às zonas cujas assinaturas gamaespectrométricas indicam alto teor potássico, marcadas ainda por lineamentos de direção NW-SE. Tais características sugerem a presença de estruturas extensionais associadas às zonas de cisalhamento na região onde ocorrem as rochas máficas da Sequência Três Palmeiras. A partir desses resultados, é apresentada uma nova proposta de distribuição das principais unidades litoestratigráficas em escala de 1:100.000 para a região central do Domínio BacajáAbstract: The Bacajá Domain is located in the eastern portion of the Amazonian Craton, within the Maroni-Itacaúnas Paleoproterozoic province or Transamazon. The current interpretation of the limits between different lithostratigraphic units was based mainly on airborne geophysical data acquired in the 1970s. Between 2004 and 2005 radar (SAR) data were acquired by the Amazon Protection System (SIPAM) and new geophysical data, comprising magnetic and gammaspectrometric data, were acquired by the Geological Survey of Brazil (CPRM). These new data are fundamentally important to advance the geological knowledge and to assess the mineral potential of this region. These data sets were analyzed and spatially modeled for generating geological maps and information on the gold potential of the central Bacajá Domain. The results suggest that the boundary between the Bacajá Domain and the Carajás Province is located between the Pacajá orthogneiss (Neoarchean) and Novolândia granulite (Riaciano). Using fuzzy logic modeling the more favorable areas to the occurrence of mafic and ultramafic rocks were defined, comprising amphibolite, diabase, gabbro and metagabbro. Using Self-organizing Maps (SOM), classes related to the main lithologies that occur in the central Bacajá Domain were defined. Gold occurrences are associated with areas whose gammaespectrometric signatures exhibit high potassium values, characterized also by NW-SE trending lineaments. These characteristics suggest the presence of extensional structures associated with shear zones in the areas of the mafic rocks belonging to the Três Palmeiras Sequence. Based on these results, new proposal is presented for the distribution of the main lithostratigraphic units of the central Bacajá Domain at the scale of 1:100,000DoutoradoGeologia e Recursos NaturaisDoutor em Ciência

GERAÇÃO DE MAPAS DE RISCOS NATURAIS EM SANTARÉM – PA: ABORDAGEM BASEADA NA LÓGICA FUZZY

O mapeamento de riscos naturais identifica áreas suscetíveis que apresentam potencial de danos eminentes à população de uma sede urbana. Desse modo, tais mapas representam essencial instrumento para o planejamento urbano, que fomentam a sustentabilidade do ordenamento territorial. Este manuscrito visa gerar mapas de riscos através da análise computacional assistida baseada na técnica fuzzy. A base de dados utilizada reuniu imagens do sensor ASTER-GDEM e do radar ALOS-PALSAR. Estas imagens foram utilizadas para investigar os perigos naturais de inundação gradual e movimento gravitacional de massa na sede urbana de Santarém – PA. Para validação dos resultados obtidos pela fuzzificação foi desenvolvida uma comparação com trabalhos já realizados na área de estudo para os mesmos temas. Para inundação gradual as áreas de riscos alto e moderado são regiões adjacentes as bacias de drenagens na sede urbana e possuem baixa altitude e declividade. Para o evento de movimento de massa as regiões de alto risco são de moderada altitude e alto declive. Os mapas de riscos gerados a partir da lógica fuzzy corroboraram os resultados obtidos com trabalho de campo em estudos anteriores. Tais mapas sugerem que a rotina desenvolvida é eficaz para prever e identificar áreas de risco

Remote sensing and aero-geophysical datas interpretation as a tool for structural analysis of the central-western region of the Carajas Strike-Slip System

Orientadores: Alvaro Penteado Crosta, Roberto Vizeu Lima PinheiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeocienciasResumo: A área centro-oeste do Sistema Transcorrente Carajás abrange em seus domínios diversos depósitos minerais explorados pela Companhia Vale do Rio Doce (CVRD). O entendimento geológico e estrutural desta área favorece pesquisas prospectivas no contexto da Província Mineral de Carajás. Visando a análise estrutural da área, foram utilizadas imagens de sensores remotos (JERS-1/SAR, R-99B/SAR e Landsat 7/ETM+) e dados aerogeofísicos magnéticos (CPRM/PGBC-1020). A análise e interpretação desses dados, de forma individual e/ou integrada, permitiu a individualização de domínios litológicos e estruturais da área de estudo. Os resultados, combinados com a análise de dados de campo, auxiliaram na caracterização do quadro deformacional da área. O processamento dos dados aerogeofísicos permitiu a produção de imagens magnéticas que realçaram lineamentos regionais e domínios magnéticos. Com a análise do espectro radial da potência do campo magnético anômalo, tornou-se possível a estimativa de fontes profundas (aproximadamente 4,7 km) e fontes superficiais (aproximadamente 1,9 km), causadoras das feições magnéticas. A interpretação desses dados permitiu fazer a análise geométrica dos lineamentos e estabelecer a seqüência cronologia de eventos deformacionais, segundo as direções: E-W, NWSE, NE-SW, NNW-SSE e N-S. Dependendo do sensor utilizado, e das respectivas geometrias de aquisição das imagens, essas direções tendem a ser suavizadas e/ou ressaltadasAbstract: The central-western region of the Carajás Strike-Slip Fault System comprises several mineral deposits currently under exploitation by the Vale do Rio Doce Mining Company. The geological and structural understanding of this region favors prospective initiatives within the Carajás Mineral Province. Remote sensing imagery, such as JERS-1/SAR, R-99B/SAR and Landsat 7/ETM+) and magnetic airborne geophysical data (CPRM/PGBC-1020) were used for geological and structural interpretation of the region. The individual and integrated analysis of these data allowed discriminating lithologic and structural domains. The characterization of the deformational processes that affect the region was accomplished by combining these results with data collected in the field. Results of the geophysical data processing allowed the production of magnetic images, which enhanced magnetic domains and regional lineaments. Based on the analysis of the radial power spectrum of the anomalous magnetic field it was possible to estimate deep sources (approximately 4.7 km), as well as shallow sources (1.9 km) for the magnetic features. Remote sensing image interpretation allowed the geometric analysis of lineaments, establishing a chronologic sequence for deformational events along the directions: E-W, NW-SE, NE-SW, NNW-SSE and N-S. Depending on each specific sensor, and their respective image acquisition geometries, these directions tend to be enhanced or smoothed.MestradoMetalogeneseMestre em Geociência

Predicting gold accessibility from mineralogical characterization using machine learning algorithms

Information about accessibility is of great relevance for gold recovery studies. Obtaining these variables from machine learning models can greatly assist in quickly determining accessibility. Few studies have been published relating the mineralogy of the gold ore process and the application of artificial intelligence, mainly algorithms in predicting variables related to gold recovery and extraction. Accessibility is an important variable for understanding the ability to recover gold from a cyanide solution, which can occur through fractures or some other means that provides access to the solution and consequent leaching of the gold grain. This study aims to present a model capable of predicting the accessibility variable using a data set with 168 characterization results from different ML methods, such as Linear Regression (LR), Random Forest (RF), Sequential Minimum Optimization for Support Vector Machine (SMOreg) and Gaussian Processes (GP). In this context, it was possible to establish that the random forest model performed best by presenting a coefficient of determination R2 (0.77), MAE (11.76), and RMSE (14.48). It was also reported from the SHAP analysis that the Au_grade, exposed_a, and As_grade showed the highest contribution level towards the perdition process of the model

Self-Organizing Maps Analysis of Chemical–Mineralogical Gold Ore Characterization in Support of Geometallurgy

Few studies have been published on the analysis and correlation of data from process mineralogical studies of gold ore employing artificial neural networks (ANNs). This study aimed to analyse and investigate the correlations obtained by the technological characterization of auriferous ore using an ANN called self-organizing map (SOM) to support geometallurgical studies. The SOM is a data analysis technique in which patterns and relationships within a database are internally derived and the outputs are visual, assisting in the understanding of data in the representation of 2D maps. In the representation generated, it was possible to establish that the variables of accessibility, exposed perimeter, median gold grain diameter (D50), and SiO2 and arsenic contents have strong positive correlations. Regarding geometallurgy, this study shows that SOM can identify large-scale spatial chemical–mineralogical gold ore patterns, which can help define the most relevant indicator variables for mineral processing

Mineral characterization of low-grade gold ore to support geometallurgy

SEM-based automated image analysis is one of the most comprehensive tools in mineralogical characterization and plays an important role in the mining sector, mainly due to its statistical robustness, reliability of results and rapid analysis compared to analogue methods. Mineralogical ore characterization, such as gold distribution, grain size and mode of occurrence, together with density separation, cyanidation and diagnostic leaching tests, are the key for the appropriate process design of the geometallurgy concept. The present research focuses on the development of a mineralogical characterization of low-grade gold ore (4000 ppm) due to a unique set of compositional properties, such as grain size, sulphide mineralogy and accessibility, which directly affect the metallurgical performance. The results demonstrated that there is a direct correlation between the arsenic grades and the gold content, as well as an influence of arsenic grades on gold accessibility. Furthermore, high arsenic content in gold grains tends to provide greater accessibility. Although gold grains occur mainly as inclusions in pyrite and arsenopyrite, they are rarely associated with other sulphide (pyrrhotite and galena)

Fusão de imagens altimétricas e aeromagnetométricas como ferramenta de interpretação geológica, exemplo da Província Mineral de Carajás (PA)

A Província Mineral de Carajás localiza-se na parte sudeste do Cráton Amazônico, estado do Pará. É composta por dois domínios tectônicos principais, representados pelos sistemas transcorrentes Carajás e Cinzento. Parte significativa das ocorrências minerais da referida província está vinculada geologicamente a estruturas que compõem esses dois sistemas de falhas. Este trabalho apresenta os resultados obtidos da interpretação realizada a partir da fusão de dados magnetométricos e altimétricos, como ferramenta auxiliar na compreensão do quadro estrutural relacionado à Falha Carajás. Foram utilizadas as imagens orbitais do modelo digital de elevação, gerado a partir dos dados altimétricos orbitais da Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM), e dos dados aeromagnetométricos do Projeto Geofísico Brasil-Canadá (PGBC). Para atingir os objetivos propostos foi desenvolvido um método de processamento e fusão dos dados provenientes dos dois levantamentos, geofísico e altimétrico, a partir de técnicas de processamento geofísico e de imagens digitais de sensoriamento remoto. Os resultados obtidos permitiram estabelecer a relação das feições interpretadas a partir da imagem de fusão com os principais domínios geomorfológicos e magnéticos reconhecidos na região. Estes resultados demonstram o potencial de aplicação desses métodos na análise de outras áreas com características metalogenéticas similares às da Amazônia, como forma de facilitar e orientar programas regionais de exploração mineral.The Carajás Mineral Province is located in the eastern portion of the Amazonian Craton, in the Pará state, north of Brazil. It comprises two main tectonic domains: Carajás and Cinzento strike-slip systems. A significant proportion of the mineral deposits and occurrences of this Province is geologically related to structures belonging to these two fault systems. This paper presents the results obtained by the interpretation of merged altimetric and magnetometric data, as an auxiliary tool for understanding the structural framework of the Carajás Fault. Satellite digital elevation data acquired by the Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) were used in combination with aeromagnetometric data acquired by the Brazil-Canada Geophysical Project (PGBC). A method was developed for digital processing and merging the data acquired by these two surveys, based on geophysical and remote sensing processing methods. The results obtained allowed to establish the relationship between features interpreted from the merged image, with the main geomorphologic and magnetic domains known in the region. These results demonstrate the potential of applying these methods for assessing areas with similar metallogenetic characteristics located elsewhere in Amazon, thus facilitating and guiding regional exploration programs