Sebenta · Implementar técnicas de prospeção tática (geoquímica e geofísica) na prospeção de recursos minerais

Introdução

Esta sebenta ensina a implementar técnicas de prospeção tática numa campanha de recursos minerais, combinando geoquímica e geofísica de detalhe. A prospeção tática é a fase que se segue à prospeção estratégica: já se sabe em que área trabalhar, falta encontrar o alvo concreto dentro dela.

O percurso segue a lógica de uma campanha real: primeiro prepara-se o trabalho de campo e a segurança, depois lê-se o terreno (geomorfologia, meteorização), segue-se a amostragem geoquímica (rocha, solo, sedimentos, concentrados de bateia) e o tratamento estatístico dos resultados (fundo, limiar, anomalia). Por fim, planeia-se e executa-se a campanha geofísica (magnetometria, gravimetria, métodos elétricos e eletromagnéticos, sísmica) para confirmar ou descartar os alvos encontrados.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar locais para amostragem geoquímica de detalhe; recolher amostras dos diferentes tipos de rochas, solos e sedimentos; analisar locais para medição de parâmetros geofísicos; medir parâmetros geofísicos (gravimétricos, elétricos, magnetométricos, eletromagnéticos, sísmicos), sempre com rigor, autonomia e respeito pelas normas de segurança e saúde no trabalho.

1. Da prospeção estratégica à prospeção tática

A prospeção de recursos minerais organiza-se em duas escalas sucessivas, com objetivos diferentes e ferramentas diferentes.

A prospeção estratégica trabalha à escala regional: reconhecimento geral do território, compilação de dados já existentes (cartas geológicas, estudos anteriores), construção de modelos metalogénicos (que tipo de mineralização se espera numa dada zona geológica) e uso de deteção remota (imagens de satélite, dados aerogeofísicos). O produto desta fase é a seleção de áreas promissoras dentro de um território muito maior.

A prospeção tática, que é o objeto desta UC, trabalha à escala local, dentro de uma área já selecionada pela fase estratégica. Define alvos concretos através de:

• Geoquímica de detalhe: amostragem sistemática de rocha, solo e sedimentos, com malha apertada.
• Geofísica terrestre: medições de parâmetros físicos (magnéticos, elétricos, gravimétricos, sísmicos) diretamente no terreno.
• Trincheiras e sondagens: abertura física do terreno para confirmar em profundidade o que a geoquímica e a geofísica indiciam à superfície.

O contexto de trabalho da UC inclui a área de prospeção e pesquisa e as minas, sejam elas em atividade, em fecho ou já abandonadas, que servem muitas vezes de referência geológica local. Cada campanha decorre dentro de um polígono de direitos de prospeção e pesquisa já atribuído a uma empresa, e o técnico trabalha sempre reportando a um geólogo responsável.

Exemplo resolvido · Situar uma campanha

Uma empresa tem direitos de prospeção numa área de 40 km², onde estudos regionais anteriores (deteção remota e geologia estrutural) apontaram três zonas de possível mineralização. A campanha tática:

1. Foca-se apenas nas três zonas apontadas, não na área inteira de 40 km².
2. Dentro de cada zona, desenha uma malha de amostragem geoquímica de detalhe.
3. Nos pontos onde a geoquímica revelar anomalias, planeia uma malha geofísica mais apertada, centrada nesses pontos.
4. Só nos alvos finais, já muito reduzidos em área, se justificará avançar para trincheiras ou sondagens.

Este afunilamento progressivo, de 40 km² para alguns hectares, é a lógica central da prospeção tática: cada método reduz a incerteza e a área de interesse antes de se justificar o investimento no método seguinte, mais caro.

2. Trabalho de campo: preparação e segurança

Preparar o trabalho e o equipamento

Preparar bem uma saída de campo é a primeira aptidão do referencial e a que condiciona todas as outras. Uma lista de verificação típica antes de sair:

• Plano do dia: pontos a visitar, rota, hora prevista de regresso, deixado a alguém que fica em base.
• Cartografia: carta topográfica (1:25 000) e, sempre que possível, carta geológica (1:50 000) da zona, com as coordenadas dos pontos já marcadas.
• Material de amostragem: sacos numerados, martelo de geólogo, pá, peneiro, GNSS, máquina fotográfica com escala, fichas de campo em papel ou digital.
• Equipamento geofísico do dia: magnetómetro, gravímetro, resistivímetro ou equipamento sísmico, conforme a campanha planeada, com baterias verificadas e calibração confirmada.
• EPI e segurança: botas com biqueira reforçada, capacete, óculos de proteção, água, proteção solar, kit de primeiros socorros, meio de comunicação (rádio ou telemóvel).

Segurança de campo e normas de segurança e saúde no trabalho

O trabalho de campo em prospeção tem riscos específicos, que exigem disciplina de equipa:

• Trabalhar sempre em pares ou em grupo; nunca sozinho em terreno isolado.
• Deixar sempre o plano do dia a alguém que não vai ao terreno, com rota e hora prevista de regresso.
• Levar meio de comunicação e conhecer o número de emergência (112).
• Usar sempre os equipamentos de proteção individual adequados a cada tarefa: capacete junto de taludes ou frentes rochosas, óculos ao partir rocha com martelo, botas de biqueira reforçada em todo o terreno.
• Nunca entrar em poços ou galerias mineiras abandonadas. Áreas mineiras degradadas são tratadas por entidades especializadas (em Portugal, a EDM), não pelo técnico de campo.
• Obter sempre autorização dos proprietários dos terrenos antes de neles amostrar.
• Atenção a incêndios, animais (cães, cobras, vespas) e condições meteorológicas adversas.

⚠️ Em caso de desorientação no terreno: parar, tentar reorientar-se com carta, bússola e GNSS, e só depois considerar deslocar-se. Se não conseguir reorientar-se, ficar num local visível e pedir ajuda. Nunca seguir a linha de água a jusante como regra de orientação: leva frequentemente a ravinas e cascatas, e é causa reconhecida de acidentes de campo.

Posicionamento no terreno: cartas e GNSS

Todo o trabalho de campo desta UC depende de localizar com rigor cada ponto de amostragem ou de medição. Duas ferramentas trabalham sempre em conjunto:

• Carta topográfica, normalmente à escala 1:25 000, com equidistância natural das curvas de nível de 10 m (curvas mestras de 50 em 50 m). Em Portugal continental, o sistema de referência oficial é o PT-TM06/ETRS89 (Direção-Geral do Território). A quadrícula UTM situa todo o continente no fuso 29, dividido em duas bandas de latitude: 29S a sul do paralelo 40° N, 29T a norte dele; nunca se deve assumir uma única banda para todo o continente. A Madeira usa o fuso 28 e os Açores os fusos 25 e 26.
• Recetor GNSS, que trabalha com as constelações GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou. Uma posição tridimensional exige, no mínimo, 4 satélites (3 coordenadas mais o erro do relógio do recetor). Um recetor portátil comum tem precisão típica de alguns metros; correções DGNSS/SBAS (como o EGNOS) melhoram esse valor, e o posicionamento RTK, apoiado em Portugal pela rede ReNEP da DGT, atinge precisão centimétrica.

Duas armadilhas a evitar sempre:

• Configurar sempre o recetor GNSS com o mesmo datum e sistema de coordenadas da carta em uso, para que as coordenadas lidas num e noutro sejam diretamente comparáveis.
• Nunca comparar diretamente a altitude do GNSS com a altitude da carta sem converter: a do GNSS é elipsoidal, a da carta é ortométrica (medida a partir do nível médio do mar), e a diferença entre as duas, em Portugal, é da ordem das dezenas de metros.

Fontes de erro do GNSS a ter em conta no planeamento de campo: geometria dos satélites (DOP), multitrajeto em vales encaixados ou junto de taludes e edifícios, obstrução por copado denso ou relevo acentuado, e atrasos ionosférico e troposférico do sinal. A chuva, por si só, não degrada de forma relevante a qualidade do posicionamento GNSS.

Regista-se sempre, para cada waypoint: coordenadas, data, hora, precisão estimada e o operador responsável pela leitura.

3. Critérios de campo e leitura do terreno

Critérios de campo

Os critérios de campo são as regras práticas que orientam onde e como se recolhe informação durante um dia de trabalho:

• Escolher pontos representativos de cada unidade litológica ou morfológica da área, não pontos escolhidos ao acaso ou apenas por comodidade de acesso.
• Registar sempre, em cada ponto: coordenadas, hora, condições do terreno e fotografia com escala.
• Adaptar o plano à realidade encontrada no terreno, sem nunca perder o rigor da malha planeada em gabinete; qualquer alteração ao plano fica registada e justificada.
• Documentar tudo, mesmo os resultados negativos: a ausência de anomalia num ponto também é informação útil, porque reduz a incerteza sobre essa zona.

Análise geomorfológica

A análise geomorfológica interpreta as formas do relevo para orientar a amostragem e a leitura geológica de uma área, porque o relevo controla onde os produtos da meteorização se acumulam.

Antes de marcar qualquer ponto de amostragem num mapa, lê-se primeiro o relevo: é ele que dita, por exemplo, onde a água (e o que ela transporta) se concentra, e por isso onde faz sentido colocar um ponto de sedimento de corrente.

Exemplo resolvido · Ler o relevo antes de amostrar

Numa vertente com um pequeno vale encaixado, a equipa identifica: (1) um afloramento rochoso no topo, (2) uma encosta com solo residual a meia altura, (3) uma linha de água no fundo do vale, com uma confluência 200 m a jusante.

A leitura geomorfológica sugere: amostra de rocha no afloramento (1), para caracterizar a litologia de base; amostra de solo a meia encosta (2), representativa da meteorização local; e sedimento de corrente na linha de água (3), preferencialmente antes da confluência, para não misturar já o material de duas bacias distintas.

4. Meteorização das rochas

A meteorização é o processo que transforma a rocha-mãe em solo e em material disponível para transporte, e é o mecanismo que liberta os elementos químicos que a prospeção geoquímica vai depois detetar.

Meteorização física

A meteorização física fragmenta a rocha, sem alterar a sua composição química:

• Variação térmica: a dilatação e contração diárias entre dia e noite fraturam progressivamente a rocha.
• Gelifração (ação do gelo): a água, ao congelar dentro de fraturas, aumenta de volume e alarga-as.
• Ação de raízes: funcionam como cunhas biológicas que alargam diáclases já existentes.
• Descompressão (alívio de carga): rochas formadas em profundidade, quando a erosão remove a cobertura, expandem-se e abrem fraturas paralelas à superfície; é a origem da esfoliação em "cascas" de muitos granitos.
• Cristalização de sais (haloclastia): sais que cristalizam dentro de poros e fissuras, sobretudo em zonas costeiras e áridas, exercem pressão e desagregam a rocha.

A abrasão (desgaste por atrito de partículas transportadas pela água, pelo vento ou pelo gelo) aparece muitas vezes nesta lista, mas está na fronteira com a erosão, porque depende do transporte de material: fragmenta, mas só onde há agente a transportar.

O resultado é rocha desfeita em fragmentos cada vez menores, mas ainda com a mesma mineralogia da rocha original.

Meteorização química

A meteorização química transforma os minerais originais noutros minerais, geralmente mais estáveis à superfície:

• Hidrólise: a água reage com silicatos e liberta iões; por exemplo, os feldspatos alteram-se para minerais argilosos.
• Oxidação: minerais com ferro oxidam à superfície, produzindo as cores acastanhadas e alaranjadas típicas de muitos solos residuais.
• Dissolução: carbonatos dissolvem-se em água ligeiramente ácida, sendo removidos em solução.
• Hidratação: alguns minerais incorporam água na sua estrutura, mudando de volume e de propriedades.

Este processo é decisivo para a prospeção geoquímica: é ele que liberta os elementos de interesse dos minerais originais, permitindo que circulem depois em solos, sedimentos e águas, formando halos de dispersão secundária à volta e a jusante de uma eventual mineralização.

É importante distinguir os dois tipos de halo, porque se amostram de maneira diferente:

Consequência prática: um halo secundário em solo raramente fica exatamente por cima da fonte. Numa encosta, o material desloca-se para jusante por rastejo e escorrência, e a anomalia de solo "escorrega" pela vertente abaixo, alongando-se no sentido do declive. A fonte deve procurar-se na extremidade a montante da anomalia, não no meio dela (ver o caso resolvido do capítulo 16).

Os óxidos de ferro e manganês e os minerais argilosos produzidos pela meteorização química têm grande capacidade de fixar (adsorver) metais como o cobre, o zinco, o chumbo ou o arsénio. É uma das razões por que o horizonte B, onde estes produtos se acumulam, é o horizonte preferido na amostragem de solos. Em sentido inverso, um chapéu de ferro (gossan), a massa de óxidos de ferro que resulta da meteorização de sulfuretos à superfície, é um indício de campo clássico, mas pode ser lixiviado de parte dos metais: um gossan pobre em cobre não prova que em profundidade não haja sulfuretos de cobre.

5. Amostragem geoquímica de detalhe: selecionar locais

Selecionar bem o local de amostragem é a primeira realização avaliada desta UC: analisar locais para amostragem geoquímica de detalhe.

Critérios de seleção

• Analisar previamente a geomorfologia e a litologia da área, cruzando com o mapa geológico disponível.
• Preferir locais representativos de cada unidade geológica e evitar zonas perturbadas: aterros, estradas, lixeiras, terrenos agrícolas revolvidos.
• Ajustar a densidade de pontos ao objetivo da campanha: reconhecimento (malha mais espaçada, cobrindo mais área) ou detalhe de um alvo já identificado (malha mais apertada, focada numa zona pequena).
• Prever duplicados de campo em alguns pontos, distribuídos ao longo da campanha, para o controlo de qualidade.

Malha de amostragem e boas práticas

Depois de escolhidos os locais, a recolha segue um protocolo rigoroso, comum a todos os tipos de amostra:

• Definir a malha (grid): espaçamento entre linhas e entre pontos, ajustado à escala do alvo esperado.
• Sacos numerados, com ficha de campo associada (coordenadas, hora, observações).
• Fotografia com escala de cada ponto de amostragem.
• Cadeia de custódia: registo de quem recolheu, transportou e entregou cada amostra ao laboratório, sem quebras.
• QA/QC (controlo e garantia de qualidade): duplicados de campo, brancos (material sem o elemento de interesse) e padrões certificados, intercalados na sequência de amostras enviadas ao laboratório.
• Evitar contaminação: não usar joias, ferramentas pintadas ou galvanizadas, nem fumar perto da amostra.

⚠️ Uma amostra sem ficha de campo completa perde grande parte do seu valor: o dado geológico está tanto na amostra física como no registo que a acompanha.

QA/QC em pormenor

As três famílias de amostras de controlo respondem a perguntas diferentes:

Regras que tornam o QA/QC útil:

• As amostras de controlo inserem-se a uma cadência fixa, definida no protocolo da empresa, e com números da mesma sequência das amostras normais, para que o laboratório não as consiga distinguir ("às cegas").
• O branco coloca-se de preferência logo a seguir a uma amostra que se espera rica, porque é aí que a contaminação de uma amostra para a seguinte mais se nota.
• Os resultados dos padrões registam-se num gráfico de controlo: é prática corrente aceitar valores dentro de ± 2 desvios-padrão do valor certificado, tratar como aviso os que caem entre 2 e 3, e considerar falhado o lote quando um padrão sai de ± 3 desvios-padrão ou quando vários avisos seguidos puxam para o mesmo lado. A tolerância concreta é sempre a que o protocolo da campanha fixar.
• Um lote falhado não se "corrige" à mão: pede-se ao laboratório a reanálise desse lote.

Exemplo resolvido · Ler os resultados de QA/QC de um lote

Um lote de solos incluiu um padrão certificado de cobre com 520 ppm de valor certificado e desvio-padrão certificado de 15 ppm, um branco e dois pares de duplicados de campo.

Passo 1, limites do padrão:

• ± 2 desvios-padrão: 520 − 30 = 490 a 520 + 30 = 550 ppm.
• ± 3 desvios-padrão: 520 − 45 = 475 a 520 + 45 = 565 ppm.

O laboratório devolveu 568 ppm para o padrão. Como 568 > 565, o padrão falhou: todo o lote é reanalisado antes de se interpretar qualquer anomalia.

Passo 2, branco: devolveu um teor de cobre claramente acima do limite de deteção, e a amostra anterior na sequência era um solo rico. Suspeita-se de contaminação na preparação (britador ou pulverizador mal limpo entre amostras); o laboratório tem de o confirmar.

Passo 3, duplicados de campo (diferença relativa = |A − B| / média de A e B):

• Par 1: 42 e 46 ppm → |42 − 46| / 44 = 4/44 ≈ 9 %.
• Par 2: 30 e 58 ppm → |30 − 58| / 44 = 28/44 ≈ 64 %.

O par 2 mostra que, naquele ponto, duas amostras recolhidas lado a lado diferem quase para o dobro. Antes de se considerar anómalo um valor de 58 ppm naquela zona, é preciso rever o procedimento (mesmo horizonte? mesma fração peneirada?) ou aceitar que a variabilidade local é grande e aumentar a densidade de amostragem.

6. Recolha de amostras de rocha

Tipos de amostra de rocha

A amostra em canal é a mais rigorosa para estimar um teor, porque corta uma secção contínua e uniforme, sem escolher apenas os fragmentos com aspeto mais interessante. Escolher só os fragmentos "bonitos" introduz um viés de seleção que sobrestima o teor real de uma frente.

Procedimento de recolha

1. Identificar e descrever o afloramento: litologia, estruturas visíveis, grau de alteração.
2. Escolher o método (mão, lascas ou canal) conforme o objetivo da amostragem.
3. Recolher com o martelo de geólogo, evitando contaminação por ferramentas oxidadas ou sujas de amostras anteriores.
4. Etiquetar o saco com o número da amostra e registar na ficha de campo: coordenadas, litologia, orientação de estruturas (quando aplicável).
5. Fotografar o ponto com escala antes de recolher a amostra.
6. Fechar e armazenar em segurança até à entrega no laboratório, respeitando a cadeia de custódia.

Identificar a rocha no campo

Antes de decidir o método de amostragem, o técnico descreve a rocha no local, com critérios simples e repetíveis:

Estas observações de campo, registadas na ficha, orientam desde logo a decisão sobre o tipo de rocha (magmática, sedimentar ou metamórfica) e sobre a probabilidade de conter minerais de interesse, mesmo antes de qualquer resultado de laboratório.

7. Recolha de amostras de solo

O solo é um dos meios de amostragem mais usados em prospeção tática, por ser abundante e por refletir, em boa parte, a rocha subjacente e a sua meteorização.

Amostragem de solos

• Amostra-se normalmente o horizonte B (subsuperficial), mais estável e menos afetado pela matéria orgânica do que o horizonte A superficial.
• Recolhe-se em malha regular, com espaçamento entre linhas e entre pontos definido antes de ir a campo.
• Evitar zonas perturbadas: caminhos, valas, terrenos agrícolas revolvidos.
• Peneirar no local, quando o protocolo o indicar, para manter apenas a fração fina de interesse.

Escolher sempre o mesmo horizonte é o que torna os pontos comparáveis entre si: se um ponto amostra o horizonte A e outro o horizonte B, os resultados deixam de ser diretamente comparáveis, porque os dois horizontes têm composições diferentes por natureza.

Procedimento de recolha de solo

1. Localizar o ponto da malha com GNSS.
2. Abrir uma pequena cova até se atingir o horizonte B.
3. Recolher a quantidade de solo definida no protocolo da campanha (a suficiente para, depois de seca e peneirada, sobrar a fração fina que o laboratório pede), evitando raízes e matéria orgânica visível.
4. Peneirar no campo, se o protocolo o exigir, mantendo apenas a fração fina.
5. Ensacar, numerar e registar na ficha: coordenadas, profundidade, cor, textura e humidade do solo.
6. Fotografar o ponto e a cova aberta, com escala.

8. Recolha de sedimentos e concentrados de bateia

Sedimentos de corrente

Os sedimentos de corrente amostram-se em linhas de água, porque integram, num único ponto, o material erodido de toda a bacia hidrográfica a montante. É por isso uma amostragem muito eficiente em termos de área coberta.

• Recolher a fração fina peneirada, geralmente areia muito fina a silte.
• Escolher pontos junto às confluências, mas a montante delas: amostra-se cada linha de água um pouco antes de se juntar à outra, para que cada amostra represente uma só bacia. Evita-se amostrar logo a seguir a uma confluência, onde o material das duas bacias já se juntou e ainda não está bem misturado.
• Evitar contaminação por estradas, aldeias ou zonas industriais situadas a montante do ponto de amostragem.

Concentrados de bateia

Os concentrados de bateia usam a diferença de densidade entre minerais para separar, por lavagem, os minerais mais pesados do sedimento comum:

• Recolhe-se sedimento e lava-se numa bateia, deixando escapar o material mais leve e concentrando o material mais denso.
• Minerais típicos procurados: ouro, cassiterite (estanho), volframite e scheelite (tungsténio, este último com a particularidade de fluorescer sob luz ultravioleta de onda curta).
• Método barato e rápido, muito usado em reconhecimento de metais pesados e de minerais de elevada densidade.

Bateia e sedimento de corrente respondem a perguntas diferentes e complementam-se: a bateia separa por densidade (método físico), enquanto o sedimento fino serve a análise química geral do laboratório.

9. Fundo, limiar e anomalia

Depois de recolhidas, as amostras seguem para o laboratório, onde se determina o teor de cada elemento de interesse. Os resultados analisam-se depois estatisticamente, à volta de três conceitos fundamentais.

Os três conceitos

• Fundo (background): o teor "normal" de um elemento numa dada área, sem influência de mineralização. Estima-se por uma medida de tendência central do conjunto: a média (a mais simples, usada no exemplo seguinte), a mediana ou, com dados lognormais, a média geométrica (ver adiante). A média aritmética é puxada para cima por valores extremos, por isso tende a sobrestimar o fundo.
• Limiar (threshold): o valor a partir do qual um teor deixa de ser considerado fundo e passa a merecer atenção. Regra clássica de primeira abordagem: limiar = média + 2 desvios-padrão, sempre com a ressalva de que este cálculo pressupõe uma distribuição aproximadamente normal e depende da distribuição real dos dados.
• Anomalia: valor estritamente acima do limiar (teor > limiar). É a convenção usada em toda esta UC, nos exemplos, nas fichas e no projeto; um valor exatamente igual ao limiar não se classifica como anómalo. Uma anomalia é um sinal de interesse a investigar, nunca uma certeza de mineralização económica.

A ordem é sempre a mesma: primeiro descreve-se o fundo (a normalidade da área), depois traça-se a fronteira do limiar, e só depois se assinalam os pontos que caem fora dela como anomalias.

Que desvio-padrão? Há duas fórmulas. O desvio-padrão amostral divide a soma dos quadrados dos desvios por $n-1$; o populacional divide por $n$. Como as amostras de uma campanha são uma amostra do terreno e não a população inteira, usa-se o amostral (é o que dá a função DESVPAD, ou STDEV.S, das folhas de cálculo). Com poucas amostras a diferença pesa: no exemplo seguinte, o amostral dá 19,12 ppm e o populacional 18,31 ppm. Escolhe-se um e diz-se qual no relatório.

Exemplo resolvido · cobre em sedimentos de corrente

Consideremos 12 amostras de sedimento de corrente, com o seguinte teor de cobre, em partes por milhão (ppm):

18, 22, 15, 19, 24, 20, 17, 85, 21, 16, 23, 19

Passo 1, média (fundo):

$$\bar{x} = \frac{18+22+15+19+24+20+17+85+21+16+23+19}{12} = 24{,}92 \text{ ppm}$$

Passo 2, desvio-padrão (amostral, com $n-1$ no denominador):

$$s = 19{,}12 \text{ ppm}$$

Passo 3, limiar:

$$\text{limiar} = \bar{x} + 2s = 24{,}917 + 2 \times 19{,}119 = 63{,}155 \approx 63{,}2 \text{ ppm}$$

(Nas contas intermédias guardam-se três casas decimais e só se arredonda o resultado final; se se arredondassem primeiro os operandos a duas casas, 24,92 + 2 × 19,12 daria 63,16, e não 63,15.)

Passo 4, comparar cada valor com o limiar: de todos os valores do conjunto, só 85 ppm está acima de 63,2 ppm (85 > 63,2).

Conclusão: 1 em 12 amostras é anómala. Esse ponto marca-se no mapa como alvo prioritário para a fase seguinte, a geofísica.

Elementos-guia (pathfinder elements)

Nem sempre se procura diretamente o elemento de maior valor económico. Muitas vezes é mais eficaz procurar um elemento-guia (pathfinder): um elemento associado à mesma mineralização, mas que se dispersa de forma mais ampla ou mais facilmente detetável no solo, no sedimento ou na água. Um halo de dispersão de um elemento-guia pode ser maior e mais fácil de amostrar do que o halo do próprio elemento económico, funcionando como um "sinal de aviso" que aponta para a zona a investigar em mais detalhe.

Nota sobre a robustez do cálculo

Se recalcularmos a média e o desvio-padrão sem o valor anómalo de 85 ppm, obtemos uma média de 19,45 ppm e um desvio-padrão de 2,88 ppm, o que dá um novo limiar de apenas 25,21 ppm. Isto mostra como um único valor extremo distorce fortemente a estatística de um conjunto pequeno: em campanhas reais, é prática comum recalcular o fundo depois de retirar os valores já identificados como anómalos, para obter um retrato mais fiel do fundo geológico "limpo" da área. Com o limiar "limpo" de 25,21 ppm, nenhum dos outros onze valores passa a anómalo (o maior é 24 ppm), o que confirma que o 85 ppm é um valor isolado e não a ponta de uma população maior.

Dados geoquímicos são tipicamente lognormais

A regra "média + 2 desvios-padrão" foi pensada para dados com distribuição normal (a curva em sino, simétrica). Os teores de elementos vestigiais em solos, sedimentos e rochas raramente são normais: a maior parte das amostras tem teores baixos e parecidos, e umas poucas têm teores muito mais altos. O histograma fica assimétrico, com uma "cauda" longa para a direita. Em muitos conjuntos, é o logaritmo dos teores que se aproxima de uma distribuição normal: diz-se que os dados são lognormais.

Por isso, na prática corrente, o tratamento estatístico faz-se sobre os logaritmos dos teores:

1. Calcular $y = \log_{10}(\text{teor})$ para cada amostra.
2. Calcular a média $\bar{y}$ e o desvio-padrão amostral $s_y$ dos logaritmos.
3. Limiar em logaritmos: $\bar{y} + 2 s_y$.
4. Voltar à unidade original: limiar $= 10^{\,\bar{y} + 2 s_y}$ ppm. O fundo correspondente, $10^{\bar{y}}$, é a média geométrica.

Sinais de que os dados devem ser tratados em logaritmos: a média é bem maior do que a mediana; o histograma dos teores é muito assimétrico e o dos logaritmos fica mais próximo de um sino; o desvio-padrão é da mesma ordem de grandeza da média.

Exemplo resolvido · O mesmo cobre, tratado em logaritmos

Com os mesmos 12 teores de cobre do exemplo anterior (mediana 19,5 ppm, bem abaixo da média de 24,92 ppm: primeiro sinal de assimetria):

Passo 1, logaritmos (arredondados a três casas só para leitura): 1,255; 1,342; 1,176; 1,279; 1,380; 1,301; 1,230; 1,929; 1,322; 1,204; 1,362; 1,279.

Passo 2, média e desvio-padrão amostral dos logaritmos: $\bar{y} = 1{,}3384$; $s_y = 0{,}1962$.

Passo 3, limiar em logaritmos:

$$\bar{y} + 2 s_y = 1{,}3384 + 2 \times 0{,}1962 = 1{,}7308$$

Passo 4, voltar a ppm:

$$\text{limiar} = 10^{1{,}7308} \approx 53{,}8 \text{ ppm} \qquad \text{fundo (média geométrica)} = 10^{1{,}3384} \approx 21{,}8 \text{ ppm}$$

Passo 5, classificar: só 85 ppm está acima do limiar (log 1,929 > 1,7308). A conclusão é a mesma, mas o limiar desceu de 63,2 para 53,8 ppm: um teor de, por exemplo, 58 ppm, comparado com estes dois limiares, seria anómalo pelo método em logaritmos e passaria despercebido pelo método aritmético. Em conjuntos grandes e assimétricos, a diferença entre os dois métodos pode mudar a lista de alvos.

Nota: o limiar estatístico é um ponto de partida, não uma verdade. Um geólogo experiente confirma-o olhando para o histograma e para o mapa: anomalias que formam grupos coerentes, alinhados com estruturas ou litologias, valem mais do que um valor isolado, mesmo que este seja mais alto.

Do limiar ao mapa de anomalias

Nos mapas de resultados geoquímicos, cada ponto costuma representar-se com um símbolo cujo tamanho ou cor depende da classe de teor. Uma classificação simples, coerente com o que ficou dito:

Também é comum usar percentis (por exemplo, os 5 % de valores mais altos numa classe à parte) em vez do desvio-padrão; qualquer que seja a regra, tem de ser a mesma para todo o mapa e estar escrita na legenda. O capítulo 16 interpreta um mapa de solos completo com esta classificação.

10. Planeamento da malha geofísica

Analisar locais para medição de parâmetros geofísicos

Tal como na geoquímica, a geofísica começa por escolher onde medir, não por ligar o equipamento ao acaso pelo terreno:

• Priorizar a área à volta de anomalias geoquímicas já identificadas, para as confirmar ou descartar com outro método, sensível a outra propriedade física.
• Verificar a acessibilidade do terreno e a ausência de interferências: linhas elétricas aéreas, vedações metálicas, veículos parados, ou objetos de metal junto do operador e do equipamento.
• Escolher o método geofísico conforme o alvo esperado: magnetometria para minerais magnéticos (magnetite, pirrotite) e para estruturas; gravimetria para corpos com contraste de densidade; polarização induzida para sulfuretos disseminados; eletromagnéticos para condutores maciços; sísmica de refração para a espessura da cobertura e zonas de falha.
• Confirmar que existe contraste de propriedade física suficiente entre o alvo esperado e a rocha encaixante; sem contraste, nenhum método geofísico deteta nada.

Espaçamento de linhas e de estações

O espaçamento da malha geofísica tem de ser mais apertado do que o alvo que se quer detetar: se a malha for larga demais, o levantamento pode "saltar" completamente por cima de um alvo pequeno. Regra prática conservadora: o espaçamento entre linhas deve ser, no máximo, cerca de metade da dimensão do alvo medida no sentido em que as linhas se sucedem (num alvo aproximadamente redondo, metade da sua menor dimensão), para garantir pelo menos duas linhas a atravessá-lo. A mesma lógica vale para as estações ao longo de cada linha: no máximo metade da largura do alvo que a linha atravessa.

Outras regras de desenho que se aplicam tanto à malha geofísica como à malha geoquímica de detalhe:

• Orientar as linhas perpendicularmente à direção (strike) esperada do alvo: um filão ou uma zona de falha com direção NE-SW atravessa-se com linhas NW-SE. Linhas paralelas ao alvo podem correr ao lado dele sem nunca o cruzar.
• Estações mais apertadas do que linhas: ao longo de cada linha, o espaçamento entre estações tem de ser suficiente para desenhar a forma da anomalia, com várias estações sobre ela. Por isso é habitual as estações ficarem mais próximas do que as linhas (como no exemplo seguinte, 25 m contra 50 m).
• Pensar na profundidade: quanto mais fundo está o corpo, mais larga e mais fraca é a anomalia à superfície. Alvos superficiais e estreitos pedem estações muito próximas; alvos profundos toleram estações mais afastadas, mas exigem métodos com penetração suficiente.
• Prolongar as linhas para lá do alvo: cada linha deve começar e acabar em fundo, para que a anomalia se veja por contraste com o que a rodeia.
• Ligar a malha a pontos conhecidos: a origem da malha e algumas estações de controlo levantam-se com GNSS de boa precisão, para que os mapas geofísicos e geoquímicos se possam sobrepor sem erro.

Exemplo resolvido · Escolher o espaçamento a partir do alvo

A geologia prevê um filão mineralizado com cerca de 40 m de largura aflorante e pelo menos 300 m de extensão, com direção N-S.

• Orientação das linhas: perpendiculares à direção do filão, ou seja, E-W.
• Espaçamento entre linhas: as linhas E-W sucedem-se de norte para sul, ao longo do filão, por isso a dimensão que conta é a extensão de 300 m. A regra da metade dá um máximo de 150 m; para seguir a continuidade do filão com mais pormenor escolhem-se 50 m (sete linhas sobre os 300 m).
• Espaçamento entre estações: ao longo de cada linha E-W, o filão ocupa só 40 m. Pela regra da metade, as estações não podem estar a mais de 20 m; escolhe-se 10 m, para ter quatro estações sobre o filão e desenhar bem o pico da anomalia.

A lição do exemplo: a "menor dimensão do alvo" que controla cada espaçamento é a que é atravessada nessa direção. Numa estrutura alongada, é a largura que controla as estações e o comprimento que controla as linhas.

Exemplo resolvido · calcular o número de estações de uma malha

Uma área de prospeção mede 800 m por 600 m. Planeia-se uma malha com 50 m de espaçamento entre linhas e 25 m de espaçamento entre estações ao longo de cada linha.

Passo 1, número de linhas:

$$n_{\text{linhas}} = \frac{800}{50} + 1 = 17 \text{ linhas}$$

Passo 2, número de estações por linha:

$$n_{\text{estações/linha}} = \frac{600}{25} + 1 = 25 \text{ estações}$$

Passo 3, total de estações da malha:

$$n_{\text{total}} = 17 \times 25 = 425 \text{ estações}$$

O "+1" em cada uma das contas é essencial: sem ele, contam-se apenas os intervalos entre linhas ou entre estações, e não as próprias linhas ou estações, incluindo sempre a primeira. Esquecer este "+1" é um erro comum que subestima o número real de pontos a medir e, por isso, o tempo e o custo real de uma campanha.

11. Magnetometria

Medições magnetométricas

A magnetometria mede o campo magnético terrestre (normalmente a sua intensidade total) e as pequenas variações locais desse campo, causadas por rochas e minerais com diferente susceptibilidade magnética (e, nalguns casos, com magnetização remanescente).

• Unidade de medida do campo: nanotesla (nT). Atenção: o que se mede em nT é o campo, não a susceptibilidade. A susceptibilidade é uma propriedade da rocha, adimensional no Sistema Internacional, e mede-se à parte, em amostras ou afloramentos, com um susceptibilímetro portátil.
• Minerais fortemente magnéticos: a magnetite e, em menor grau, a pirrotite, frequentemente associados a certas mineralizações metálicas.
• Equipamento: magnetómetro portátil, acompanhado de uma estação base que regista continuamente o campo magnético num ponto fixo, durante todo o levantamento.
• Cuidado essencial: afastar objetos metálicos do operador e do equipamento, incluindo fivelas de cinto, ferramentas e o próprio telemóvel.

Exemplo resolvido · correção da variação diurna

O campo magnético terrestre varia naturalmente ao longo do dia, num fenómeno chamado variação diurna. Para se poder comparar leituras feitas a horas diferentes do mesmo dia, é preciso corrigir essa variação.

A regra é fixa: a correção diurna subtrai a variação registada na estação base, em relação ao seu valor de referência, à leitura bruta feita no terreno.

$$\text{corrigida} = \text{bruta} - (\text{base no momento} - \text{base de referência})$$

Dados do exemplo:

• Leitura da base de referência no início do dia ($t_0$): 49 820 nT.
• Leitura repetida na base, no momento em que se lê a estação de campo: 49 845 nT.
• Leitura bruta na estação de campo: 49 900 nT.

Passo 1, variação diurna:

$$49\,845 - 49\,820 = +25 \text{ nT}$$

Passo 2, leitura corrigida:

$$49\,900 - 25 = 49\,875 \text{ nT}$$

O valor 49 875 nT é o que entra no mapa magnético final, já comparável com leituras feitas a outras horas do mesmo levantamento. A mesma fórmula aplica-se sempre, mesmo quando a base do momento é inferior à base de referência: nesse caso, a variação diurna é negativa, e subtrair um número negativo equivale a somá-lo, elevando ligeiramente a leitura corrigida.

Procedimento de um levantamento magnetométrico

1. Instalar a estação base num local magneticamente "calmo" (longe de estradas, vedações, linhas elétricas e da própria malha), com o relógio sincronizado com o do magnetómetro de campo. Os dois relógios desfasados estragam a correção diurna.
2. Fazer uma leitura de controlo num ponto fixo no início e no fim do dia (e, se possível, a meio): se o valor corrigido desse ponto mudar muito, há problema de equipamento ou de procedimento.
3. Percorrer as linhas com o sensor sempre à mesma altura e com a mesma orientação do operador em relação ao norte, para evitar o chamado erro de rumo (heading), e ler cada estação com a hora registada.
4. Anotar no registo todas as fontes de ruído encontradas: vedação a 10 m, poste, tubo enterrado, veículo, sucata. Uma anomalia junto de uma nota destas é, até prova em contrário, ruído cultural.
5. Suspender as leituras durante uma tempestade magnética (variações rápidas e fortes na estação base): a correção diurna deixa de ser fiável.

Como se lê uma anomalia magnética

Nas latitudes médias do hemisfério norte, como em Portugal, um corpo magnetizado pelo campo atual não dá um simples "monte" no mapa: dá uma anomalia dipolar, com um máximo deslocado para sul do corpo e um mínimo mais fraco do lado norte. O corpo fica, aproximadamente, por baixo da zona entre os dois, mais perto do máximo. Ler só o máximo e pôr a sondagem em cima dele é um erro de interpretação comum.

Outras leituras úteis:

• Anomalias estreitas e intensas indicam fontes pouco profundas; anomalias largas e suaves, fontes mais profundas.
• Alinhamentos de máximos ou de mínimos desenham falhas, filões e diques.
• A alteração hidrotermal pode destruir a magnetite da rocha: uma faixa de baixo magnético ao longo de uma falha pode ser, ela própria, o alvo.

12. Gravimetria

A gravimetria mede variações muito pequenas do campo gravítico terrestre, causadas por diferenças de densidade das rochas em profundidade.

• Unidade de medida: miligal (mGal).
• Corpos mais densos que a rocha encaixante, como sulfuretos maciços, criam um pequeno excesso de gravidade local; corpos menos densos criam um défice.
• Equipamento: gravímetro de alta precisão, muito sensível a vibração, temperatura e transporte descuidado.
• Necessita de correções próprias: deriva do instrumento e marés terrestres (a atração da Lua e do Sol, que varia ao longo do dia), latitude, altitude (correção de ar livre e correção de Bouguer, que desconta o efeito da massa de rocha entre a estação e o nível de referência) e relevo circundante (correção de terreno). O resultado final é a anomalia de Bouguer.

A gravimetria é um método mais lento por estação do que a magnetometria e exige correções mais elaboradas e altitudes muito rigorosas. Em prospeção tática usa-se sobretudo para testar se uma zona já assinalada por outros métodos tem um excesso de massa compatível com um corpo denso, como um sulfureto maciço.

Procedimento: circuitos com regresso à base

O gravímetro de prospeção mede diferenças de gravidade em relação a uma estação base, e a sua leitura "desliza" lentamente ao longo do dia (deriva). Por isso trabalha-se em circuitos: começa-se na base, lê-se uma série de estações e regressa-se à base dentro de poucas horas. A diferença entre as duas leituras da base mede a deriva (somada ao efeito da maré, se esta não for corrigida à parte), que se reparte linearmente no tempo pelas estações do circuito.

Cuidados de campo: nivelar o instrumento com cuidado em cada estação; protegê-lo do sol e do vento; transportá-lo sem choques (um choque pode causar um salto na leitura, detetável porque o circuito não fecha); registar a hora de cada leitura; levantar a altitude de cada estação com rigor.

Exemplo resolvido · Correção de deriva

Leituras de um circuito (em mGal, depois de convertidas as unidades do instrumento):

Passo 1, deriva do circuito: 1523,64 − 1523,40 = +0,24 mGal em 4 horas, ou seja, 0,24 / 4 = 0,06 mGal/h.

Passo 2, deriva acumulada em G1 (2 h depois da primeira leitura da base): 0,06 × 2 = 0,12 mGal.

Passo 3, leitura corrigida de G1: 1524,10 − 0,12 = 1523,98 mGal.

Passo 4, diferença em relação à base: 1523,98 − 1523,40 = +0,58 mGal.

Tal como na correção diurna da magnetometria, a deriva subtrai-se com o sinal que tiver: se a base tivesse descido ao longo do dia, a deriva seria negativa e a correção faria subir as leituras.

Exemplo resolvido · Que precisão de altitude é precisa?

O campo gravítico diminui com a altitude a um ritmo de 0,3086 mGal por metro (gradiente de ar livre). A camada de rocha por baixo da estação compensa parte disso: a correção de Bouguer vale 0,04193 × ρ mGal por metro, com ρ em g/cm³. Para a densidade de referência habitual de 2,67 g/cm³:

$$0{,}04193 \times 2{,}67 \approx 0{,}1120 \text{ mGal/m}$$

$$\text{efeito combinado} \approx 0{,}3086 - 0{,}1120 = 0{,}1966 \text{ mGal/m} \approx 0{,}2 \text{ mGal por metro}$$

Se o levantamento procura anomalias de poucas décimas de mGal e se quer que o erro de altitude não pese mais de 0,05 mGal por estação:

$$\Delta h \le \frac{0{,}05}{0{,}1966} \approx 0{,}25 \text{ m}$$

Conclusão prática: a altitude de cada estação tem de ser conhecida a cerca de um quarto de metro, o que um GNSS portátil de navegação (precisão de alguns metros) não garante. Na gravimetria de detalhe, as estações levantam-se com GNSS RTK ou nivelamento topográfico. Um erro de 3 m na altitude produziria, sozinho, um erro de cerca de 0,6 mGal, maior do que muitas das anomalias procuradas.

13. Métodos elétricos e eletromagnéticos

Métodos elétricos: resistividade e polarização induzida

Os métodos elétricos injetam ou medem corrente elétrica no solo, através de elétrodos cravados no terreno, para caracterizar a sua resistividade.

• Resistividade elétrica: mede a resistência das rochas à passagem de corrente. Sulfuretos e água condutora baixam a resistividade da rocha onde se encontram.
• Polarização induzida (IP): mede a capacidade das rochas de reter, por breves instantes, uma pequena carga elétrica depois de a corrente ser desligada. É especialmente eficaz para detetar sulfuretos disseminados (dispersos em pequenos grãos pela rocha), que a resistividade sozinha muitas vezes não consegue distinguir bem da rocha encaixante.
• Diferentes configurações de elétrodos (arranjos: Wenner, Schlumberger, dipolo-dipolo, entre outros) condicionam a profundidade e a resolução do levantamento. Regra geral: quanto mais afastados os elétrodos, mais fundo "vê" a medição, e menos pormenor dá.

Unidades. A resistividade exprime-se em ohm·metro (Ω·m). Como o subsolo não é homogéneo, o valor calculado a partir de uma medição chama-se resistividade aparente (ρa): é a resistividade que teria um terreno homogéneo que desse a mesma leitura. A cargabilidade (IP no domínio do tempo) exprime-se em mV/V (milivolts de tensão residual por volt de tensão primária) ou em milissegundos (ms), conforme o instrumento integre a curva de descarga; no domínio da frequência usa-se o efeito de frequência percentual (%) ou a fase (em mrad). Numa campanha, usa-se sempre a mesma unidade e o mesmo instrumento para todo o mapa.

Exemplo resolvido · Resistividade aparente com o arranjo de Wenner

No arranjo de Wenner, os quatro elétrodos ficam em linha, igualmente espaçados de uma distância a: os dois exteriores injetam a corrente I, os dois interiores medem a diferença de potencial ΔV. A resistividade aparente é:

$$\rho_a = 2\pi a \frac{\Delta V}{I}$$

Dados: a = 20 m, I = 0,5 A (500 mA), ΔV = 0,40 V.

$$\rho_a = 2\pi \times 20 \times \frac{0{,}40}{0{,}5} = 2\pi \times 20 \times 0{,}8 \approx 100{,}5 \ \Omega\cdot\text{m}$$

Erros típicos: esquecer de converter os miliamperes em amperes (usar I = 500 dá um valor mil vezes menor) e trocar ΔV com I na fração.

Segurança nos métodos elétricos

Os transmissores de resistividade e de IP injetam no terreno correntes com tensões elevadas, que podem ser perigosas. Regras mínimas:

• Ninguém toca em elétrodos nem em cabos enquanto o transmissor está a emitir; a equipa confirma por rádio ou voz, de forma explícita, antes de ligar e depois de desligar.
• Luvas isolantes e calçado adequado para quem manuseia elétrodos e cabos; cabos em bom estado, sem emendas descarnadas.
• Sinalizar os elétrodos e afastar pessoas e animais da linha durante a emissão.
• Não trabalhar com trovoada próxima: cabos longos estendidos no terreno são um risco adicional.

Anomalias de IP que não são minério

A IP responde a grãos condutores disseminados, mas não distingue sozinha que grãos são. Fontes conhecidas de anomalias de IP "falsas", do ponto de vista económico:

• Grafite (em xistos negros grafitosos): muito condutora e muito polarizável; responde fortemente à IP e também aos métodos EM.
• Pirite estéril disseminada: sulfureto, mas sem valor económico por si só.
• Argilas: podem dar efeitos de IP mais fracos, sobretudo em zonas de alteração.

Por isso a anomalia de IP cruza-se sempre com a geologia (há xistos grafitosos no mapa?) e com a geoquímica (há cobre, zinco ou ouro no solo por cima?). O capítulo 16 trabalha este cruzamento.

Métodos eletromagnéticos

Os métodos eletromagnéticos (EM) induzem correntes no subsolo através de um campo eletromagnético variável, sem necessidade de cravar elétrodos no terreno:

• Um transmissor gera um campo magnético variável; corpos condutores no subsolo, como sulfuretos maciços, grafite ou água salgada, respondem com correntes induzidas, que geram por sua vez um campo secundário, captado pelo recetor.
• Vantagem prática: método mais rápido em terreno difícil, sem contacto elétrico direto com o solo.
• Muito sensível a condutores, sendo por isso um método clássico na deteção de sulfuretos maciços, como os que ocorrem, por exemplo, no contexto da Faixa Piritosa Ibérica.
• Tal como a magnetometria, é sensível a ruído proveniente de linhas elétricas e de vedações metálicas próximas.
• Duas famílias: no domínio da frequência, o transmissor emite continuamente e o recetor mede o campo secundário, em geral como percentagem (ou partes por milhão) do campo primário, separado em componente em fase e em quadratura; no domínio do tempo (TEM), a corrente é cortada bruscamente e mede-se o decaimento do campo secundário ao longo do tempo. Um condutor bom (maciço, contínuo) dá um decaimento lento; um meio pouco condutor, um decaimento rápido.
• Os levantamentos de TEM com espiras grandes estendidas no terreno exigem mais montagem do que os instrumentos portáteis de domínio da frequência; a vantagem de "não precisar de elétrodos" não significa sempre rapidez.
• Unidades: variam com o instrumento (percentagem ou ppm do campo primário, tensões normalizadas pela corrente transmitida). Atenção a não confundir estas "ppm" de campo com as ppm de teor químico da geoquímica.

Os métodos elétricos e os eletromagnéticos complementam-se: uns caracterizam a resistividade geral do meio, outros detetam diretamente condutores discretos no subsolo.

14. Sísmica

A sísmica usa ondas mecânicas, geradas artificialmente por impacto ou por fonte controlada, para estudar a geometria das camadas em profundidade.

• Sensores chamados geofones, alinhados no terreno, registam o tempo de chegada das ondas refletidas ou refratadas em cada camada do subsolo.
• Fonte de energia: um martelo sobre uma placa metálica, em levantamentos de pequena escala, ou um vibrador ou explosivo controlado, em levantamentos de maior escala.
• Permite estimar a profundidade e a geometria de camadas geológicas, informação útil para localizar estruturas favoráveis à mineralização, como falhas ou contactos.
• Em prospeção mineral, a sísmica de refração de pequena escala (martelo e placa, algumas dezenas de geofones) usa-se sobretudo para medir a espessura da cobertura (solo, aluviões, rocha alterada) até à rocha sã e para detetar zonas de falha ou de fraturação, que aparecem como faixas de velocidade mais baixa. É uma informação preciosa antes de abrir trincheiras ou de escolher o tipo de sondagem.
• A sísmica de reflexão, com fontes potentes e muitos canais, é muito mais cara e exige mais processamento; em recursos minerais reserva-se a estudos de estrutura em profundidade, já com alvos e orçamento que o justifiquem.
• Os terrenos cristalinos (granitos, xistos) onde ocorrem muitas mineralizações têm estruturas complexas e contrastes sísmicos pouco marcados, o que torna a sísmica menos usada em prospeção mineral do que a magnetometria, os métodos elétricos e os eletromagnéticos.

Procedimento de um perfil de refração

1. Estender o cabo e cravar os geofones em linha reta, com espaçamento regular, bem enterrados e na vertical (um geofone mal cravado regista ruído).
2. Disparar a fonte em várias posições: nas duas extremidades do perfil (tiro direto e tiro inverso) e, se possível, a meio e fora do perfil. Os tiros nos dois sentidos permitem perceber se a camada inferior é inclinada.
3. Somar vários impactos (empilhamento) em cada posição para melhorar a relação sinal/ruído, sobretudo com vento, trânsito ou máquinas perto.
4. Registar a posição de cada geofone e de cada tiro, e a topografia do perfil.
5. Ler em gabinete os primeiros tempos de chegada e construir o gráfico tempo-distância (dromocrónica).

Exemplo resolvido · Espessura da cobertura por refração

No gráfico tempo-distância de um perfil, os primeiros pontos alinham-se numa reta com velocidade V1 = 600 m/s (cobertura alterada) e os mais afastados numa reta com velocidade V2 = 3000 m/s (rocha sã). Prolongando a segunda reta até à distância zero, obtém-se o tempo de interseção ti = 20 ms = 0,020 s. Para duas camadas horizontais, a espessura da primeira é:

$$h = \frac{t_i}{2} \cdot \frac{V_1 V_2}{\sqrt{V_2^2 - V_1^2}}$$

$$h = \frac{0{,}020}{2} \times \frac{600 \times 3000}{\sqrt{3000^2 - 600^2}} = 0{,}010 \times \frac{1\,800\,000}{2939{,}4} \approx 6{,}1 \text{ m}$$

Leitura prática: uma trincheira para chegar à rocha sã nesse ponto teria de ultrapassar cerca de 6 m de cobertura, o que pode justificar, em vez dela, uma sondagem curta. Erro típico: esquecer de passar os milissegundos a segundos (usar 20 em vez de 0,020 dá 1000 vezes mais).

Nota: radiometria (espectrometria gama)

Fora da lista de métodos do referencial, mas comum em campanhas táticas, a radiometria mede a radiação gama natural emitida pelo potássio (K), pelo urânio (U) e pelo tório (Th) das rochas e solos. Um cintilómetro dá a contagem total, em contagens por segundo (cps); um espectrómetro gama separa os três elementos e exprime-os como K em % e U e Th equivalentes em ppm (eU, eTh). Usa-se para cartografar litologias (granitos ricos em K e Th, por exemplo), zonas de alteração potássica e, naturalmente, mineralizações de urânio. Tal como na magnetometria, exige uma estação de controlo e o registo das condições (a humidade do solo e a chuva recente fazem variar as contagens).

Quadro-resumo dos métodos geofísicos

Antes de planear uma campanha geofísica, vale a pena olhar para os cinco métodos vistos nesta UC lado a lado: cada um responde a um contraste físico diferente, e a escolha do método certo depende sempre do que se espera encontrar.

Numa campanha real, raramente se usa um único método isolado: a combinação de dois ou três métodos, com contrastes físicos diferentes, dá muito mais confiança na interpretação final do que qualquer método sozinho.

15. Equipamento, EPI e atitudes profissionais

Manuseamento do equipamento de prospeção geofísica

O manuseamento correto do equipamento é uma aptidão transversal a todos os métodos geofísicos vistos nesta UC:

• Verificar calibração e baterias de todo o equipamento antes de sair para o terreno.
• Transportar com cuidado: sensores, cabos e elétrodos são frágeis e sensíveis a choques e humidade.
• Manter registo rigoroso da estação base e de todas as leituras, com hora exata, para permitir correções posteriores, como a variação diurna em magnetometria.
• Limpar, secar e arrumar o equipamento no fim de cada dia de trabalho; reportar avarias de imediato à chefia.
• Respeitar sempre as instruções específicas do fabricante de cada instrumento.

Equipamentos de proteção individual e normas de segurança e saúde no trabalho

Os EPI e as normas de segurança e saúde no trabalho aplicam-se em qualquer saída de campo, independentemente do método técnico em uso: botas, capacete junto de taludes ou frentes, óculos ao partir rocha, trabalho em pares, comunicação disponível e plano de dia partilhado com a base.

Atitudes profissionais

O referencial da UC valoriza tanto as atitudes como as técnicas: responsabilidade pelas próprias ações, autonomia no âmbito das funções, rigor no registo de dados e no manuseamento do equipamento, respeito pelos princípios da sustentabilidade (recuperação do terreno, sem abandono de resíduos), conduta profissional, sentido crítico e sentido analítico na leitura dos resultados, sentido de organização e respeito pelas regras e normas definidas.

Enquadramento legal

Em Portugal, a atividade de prospeção e pesquisa de recursos geológicos exige direitos atribuídos por contrato, ao abrigo da Lei n.º 54/2015 (bases do regime jurídico dos recursos geológicos) e do Decreto-Lei n.º 30/2021, que a regulamenta para os depósitos minerais. A entidade responsável pela tutela do setor é a Direção-Geral de Energia e Geologia (DGEG). Nenhuma campanha de campo se inicia sem que estes direitos estejam formalmente atribuídos à empresa promotora.

16. Interpretar mapas de anomalias: casos resolvidos

Medir bem é metade do trabalho; a outra metade é ler os resultados. Os casos seguintes usam dados construídos para o ensino, mas com o comportamento que se encontra em campanhas reais. Em todos, a pergunta final é a mesma: onde está a fonte provável, e o que se faz a seguir?

Caso 1 · Mapa de cobre em solos numa encosta

Malha de solos com linhas E-W a 50 m (de 0N a 200N) e estações a 25 m (de 0E a 150E), 35 amostras de horizonte B. O terreno desce para sul (a linha 200N é a mais alta). Teores de cobre em ppm:

Passo 1, olhar para a distribuição. Mediana = 24 ppm; média aritmética = 32,0 ppm; desvio-padrão = 20,7 ppm. A média é bem maior do que a mediana e o desvio-padrão é da ordem de grandeza da média: dados assimétricos, trabalha-se em logaritmos.

Passo 2, estatística em logaritmos (log₁₀ dos 35 teores): $\bar{y} = 1{,}4481$; $s_y = 0{,}2061$.

• Fundo (média geométrica): $10^{1{,}4481} \approx 28$ ppm.
• Limite da sub-anomalia: $10^{1{,}4481 + 0{,}2061} = 10^{1{,}6542} \approx 45{,}1$ ppm.
• Limiar: $10^{1{,}4481 + 2 \times 0{,}2061} = 10^{1{,}8603} \approx 72{,}5$ ppm.

Passo 3, classificar (regra "> limiar", como em toda a UC):

• Anómalos (> 72,5 ppm): 112 ppm (100N/75E) e 86 ppm (50N/75E).
• Possivelmente anómalos (> 45,1 e ≤ 72,5 ppm): 48 (150N/75E), 64 (100N/50E), 47 (50N/50E) e 58 (50N/100E).
• Todos os outros são fundo. O 44 ppm de 0N/75E fica logo abaixo do limite da sub-anomalia: pertence ao fundo pela regra, mas mostra que o halo continua a enfraquecer para sul.

Passo 4, ler a forma. As anomalias e sub-anomalias formam um grupo coerente, centrado na coluna 75E, com o máximo em 100N e uma "cauda" que se prolonga e alarga para sul, isto é, pela encosta abaixo. A norte do máximo, o teor cai depressa (48 ppm em 150N, fundo em 200N); a sul, cai devagar (86, depois 44).

Passo 5, interpretar. Um halo secundário em encosta desloca-se para jusante por rastejo e escorrência (capítulo 4). A forma assimétrica, abrupta a montante e arrastada a jusante, é a de uma fonte a montante do máximo: a mineralização deve procurar-se entre 100N e 150N, à volta de 75E, e não no meio da cauda em 50N ou 0N. Se a cauda seguisse uma direção que não a do declive (por exemplo, NE-SW, com o terreno plano), a leitura seria outra: um alinhamento estrutural, como um filão.

Passo 6, o que se faz a seguir. Adensar a amostragem de solos entre 100N e 175N (linhas a 25 m); correr perfis geofísicos E-W sobre essa zona, com IP e magnetometria, prolongados para lá de 0E e de 150E para terminar em fundo; e confirmar o 112 ppm com um duplicado de campo antes de gastar dinheiro em trincheiras.

Caso 2 · Perfil magnético sobre um corpo magnetizado

Perfil S-N com estações a 20 m, valores já corrigidos da variação diurna e com o campo regional descontado (anomalia em nT):

Leitura:

1. O perfil começa e acaba em valores próximos de zero: as extremidades estão em fundo, como deve ser.
2. Há um máximo de +120 nT aos 80 m e um mínimo de −35 nT aos 140 m, do lado norte do máximo.
3. Este par máximo a sul, mínimo a norte, é a assinatura dipolar esperada, em Portugal, de um corpo magnetizado pelo campo atual (capítulo 11). O corpo está, aproximadamente, sob a zona entre os dois extremos, mais perto do máximo: algures entre os 80 e os 110 m.
4. A anomalia sobe e desce em poucas estações (de +18 para +120 nT em 40 m): a fonte é relativamente pouco profunda.

Decisão: não se marca uma sondagem "em cima do pico" dos 80 m. Primeiro, repetem-se perfis paralelos, a norte e a sul deste, para ver se o corpo é alongado (e em que direção); medem-se susceptibilidades em afloramentos próximos para saber que rocha é magnética; e verifica-se na ficha de campo se não há uma vedação ou tubo enterrado perto dos 80 m. Uma anomalia magnética diz que há magnetite ou pirrotite, não que há metal com valor: o cruzamento com a geoquímica decide.

Caso 3 · Cruzar métodos para decidir entre quatro alvos

Numa área com sequência vulcano-sedimentar, quatro zonas deram os seguintes resultados:

Interpretação zona a zona:

• A · sulfuretos disseminados prováveis. A IP alta com resistividade baixa e sem condutor maciço é o padrão de grãos de sulfureto dispersos na rocha; o cobre no solo por cima diz que esses sulfuretos têm cobre. Alvo de prioridade alta para trincheira ou sondagem curta.
• B · muito provavelmente grafite. Condutor forte, IP muito alta, sem cobre no solo, sobre xistos negros: é o comportamento clássico de xistos grafitosos. Antes de a descartar, confirma-se a grafite em afloramento; sem essa confirmação, fica como prioridade baixa, nunca como a primeira.
• C · suspeita de contaminação. Um único ponto anómalo, sem qualquer resposta geofísica, numa berma de estrada: primeiro reamostrar afastado da estrada e rever o QA/QC. Não é alvo enquanto não for confirmado.
• D · o alvo mais forte. Condutor EM forte (corpo maciço e contínuo), IP alta, excesso de massa na gravimetria (corpo denso) e anomalia magnética moderada (compatível com pirrotite associada aos sulfuretos). A geoquímica de solo é só sub-anómala, mas há cobertura: o solo transportado dilui o sinal. É o padrão de um possível sulfureto maciço: primeira prioridade, com sondagem.

A lição: a zona com o maior valor de cobre no solo (C) é a menos interessante, e a zona com cobre apenas sub-anómalo (D) é a melhor. Nenhum método, sozinho, teria chegado a esta ordem.

Caso 4 · Profundidade de um corpo denso pela gravimetria

Depois de descontado o campo regional, um perfil gravimétrico sobre a zona D do caso anterior mostra uma anomalia residual em forma de sino, simétrica, com máximo de +0,80 mGal. A anomalia cai para metade do máximo (+0,40 mGal) a 60 m de cada lado do pico.

Para uma primeira estimativa, aproxima-se o corpo por uma esfera. Para uma esfera, a profundidade do centro relaciona-se com a meia-largura a meia-altura, $x_{1/2}$, por:

$$z \approx 1{,}3 \times x_{1/2} = 1{,}3 \times 60 \approx 78 \text{ m}$$

Leitura: o centro de massa do corpo denso estará perto dos 80 m de profundidade; o topo, mais acima. É uma ordem de grandeza para planear a sondagem (que tem de passar bem abaixo dos 80 m), não uma medição exata: se o corpo for alongado, achatado ou inclinado, a estimativa muda. Regra que se generaliza: anomalias mais largas indicam fontes mais profundas, em gravimetria como em magnetometria.

Erros comuns

• Amostrar junto de estradas ou povoações por facilidade de acesso, contaminando o resultado geoquímico com material transportado por trânsito, obras ou resíduos.
• Misturar horizontes de solo diferentes no mesmo saco, diluindo uma possível anomalia e tornando os pontos não comparáveis entre si.
• Esquecer o "×2" no limiar, calculando apenas média mais um desvio-padrão, o que classifica como anómalas amostras que ainda estão dentro do fundo normal.
• Somar em vez de subtrair a variação diurna na correção magnetométrica, deslocando todo o mapa magnético na direção errada.
• Fazer magnetometria junto de vedações, postes ou linhas elétricas, introduzindo ruído artificial que mascara o sinal geológico real.
• Esquecer o "+1" no cálculo de linhas e estações de uma malha, subestimando o número real de pontos e, por isso, o tempo e o custo verdadeiros da campanha.
• Entrar em poços ou galerias mineiras abandonadas, uma proibição absoluta de segurança, não uma recomendação.
• Aplicar "média + 2 desvios-padrão" diretamente a dados muito assimétricos, sem verificar se são lognormais: o limiar sai demasiado alto e perdem-se anomalias reais.
• Arredondar os operandos antes de acabar a conta (média e desvio-padrão a duas casas) e apresentar um limiar que não bate com os números escritos.
• Pôr a sondagem em cima do pico magnético, esquecendo que, em Portugal, o máximo fica deslocado para sul do corpo.
• Procurar a fonte no meio de uma anomalia de solo em encosta, quando o halo secundário escorrega para jusante e a fonte está na extremidade a montante.
• Confundir grafite com sulfuretos: um condutor EM forte com IP alta em xistos negros, sem geoquímica a acompanhar, é suspeito de grafite.
• Levantar a altitude das estações gravimétricas com GNSS de navegação: um erro de poucos metros de altitude gera erros maiores do que as anomalias procuradas.
• Tocar em elétrodos ou cabos com o transmissor de resistividade ou IP a emitir.

Glossário

• Prospeção estratégica: fase à escala regional, de seleção de áreas promissoras.
• Prospeção tática: fase à escala local, de definição de alvos concretos dentro de uma área já selecionada.
• Meteorização física: fragmentação da rocha sem alteração da sua composição química.
• Meteorização química: transformação dos minerais originais noutros minerais, com libertação de elementos.
• Halo de dispersão primária: zona da rocha encaixante enriquecida pelos fluidos mineralizantes, formada ao mesmo tempo que a mineralização.
• Halo de dispersão secundária: zona de solos, sedimentos ou águas enriquecida pela meteorização e transporte à superfície; desloca-se para jusante.
• Fundo (background): teor normal de um elemento numa área, sem influência de mineralização.
• Limiar (threshold): valor a partir do qual um teor deixa de ser considerado fundo.
• Anomalia: valor estritamente acima do limiar, sinal de interesse a investigar.
• Distribuição lognormal: distribuição em que são os logaritmos dos teores, e não os teores, que seguem a curva normal; típica dos dados geoquímicos.
• Média geométrica: $10^{\bar{y}}$, sendo $\bar{y}$ a média dos logaritmos; estimativa do fundo com dados lognormais.
• Desvio-padrão amostral: desvio-padrão calculado com $n-1$ no denominador; o que se usa com amostras de campo.
• Elemento-guia (pathfinder): elemento associado a uma mineralização, com halo mais largo ou mais fácil de detetar do que o do elemento económico.
• Padrão certificado (CRM): material de teor certificado, inserido às cegas para controlar a exatidão do laboratório.
• Deriva: variação lenta da leitura de um instrumento (por exemplo, o gravímetro) ao longo do tempo, corrigida com regressos à base.
• Anomalia de Bouguer: resultado da gravimetria depois das correções de deriva, maré, latitude, ar livre, Bouguer e terreno.
• Resistividade aparente: resistividade de um terreno homogéneo que daria a mesma leitura; em Ω·m.
• Cargabilidade: medida da polarização induzida, em mV/V ou ms.
• Tempo de interseção: na refração sísmica, tempo em que a reta da camada inferior corta o eixo dos tempos; dá a espessura da camada superior.
• QA/QC: controlo e garantia de qualidade, com duplicados, brancos e padrões certificados.
• Cadeia de custódia: registo contínuo de quem recolheu, transportou e entregou cada amostra.
• Susceptibilidade magnética: propriedade que determina quanto uma rocha se magnetiza no campo terrestre; adimensional no SI, mede-se com susceptibilímetro (não em nT).
• Variação diurna: variação natural do campo magnético terrestre ao longo do dia.
• Resistividade elétrica: resistência de uma rocha à passagem de corrente elétrica.
• Polarização induzida (IP): capacidade de uma rocha reter, por breves instantes, carga elétrica.
• Geofone: sensor que regista a chegada de ondas sísmicas ao longo de um perfil.
• EPI: equipamento de proteção individual.
• PT-TM06/ETRS89: sistema de referência de coordenadas oficial de Portugal continental.
• GNSS: sistema de posicionamento global por satélite (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou).
• Altitude elipsoidal vs ortométrica: a primeira vem diretamente do GNSS, a segunda é a da carta, medida a partir do nível médio do mar; não são diretamente comparáveis.
• Escala de Mohs: escala de dureza relativa dos minerais, usada na identificação de rocha em campo.
• DGEG: Direção-Geral de Energia e Geologia, entidade que tutela a atividade de prospeção e pesquisa em Portugal.

Síntese

Uma campanha de prospeção tática segue sempre a mesma ordem: preparar o trabalho e a segurança de campo, ler o terreno (geomorfologia, meteorização), selecionar locais e recolher amostras geoquímicas (rocha, solo, sedimentos, concentrados de bateia) com rigor e QA/QC, tratar estatisticamente os resultados (fundo, limiar, anomalia, de preferência em logaritmos, porque os dados geoquímicos são tipicamente lognormais), selecionar locais e planear a malha geofísica, e medir parâmetros geofísicos (magnéticos, com correção diurna; gravimétricos; elétricos e eletromagnéticos; sísmicos) para confirmar ou descartar os alvos. Na leitura dos mapas, a forma conta tanto como o valor: um halo de solo escorrega pela encosta abaixo, um corpo magnético dá um par máximo-mínimo, e uma anomalia larga indica uma fonte funda. Nenhum dado isolado decide sozinho: é o cruzamento de geoquímica e geofísica, sempre com rigor, autonomia e respeito pelas normas de segurança, que aponta o alvo final para a fase de sondagem.

Exercícios resolvidos

1. Uma equipa quer amostrar sedimento de corrente numa bacia com uma povoação a montante. Onde deve, e onde não deve, colocar o ponto de amostragem?

Resolução: deve amostrar antes (a montante) da entrada de esgotos ou escoamento da povoação na linha de água, ou então numa linha de água afluente que não passe pela povoação. Nunca deve amostrar imediatamente a jusante da povoação, porque o material transportado (lixo, esgoto, material de obras) contamina o resultado geoquímico e mascara o sinal geológico natural.

2. Calcula o limiar de uma campanha geoquímica com média de 30 ppm e desvio-padrão de 8 ppm. Uma amostra com 44 ppm é anómala?

Resolução: limiar = média + 2 × desvio-padrão = 30 + 2 × 8 = 46 ppm. Como 44 ppm é inferior a 46 ppm, esta amostra não é considerada anómala, apesar de estar acima da média.

3. Numa correção diurna, a base de referência do início do dia marcou 51 200 nT e, no momento da leitura de campo, a base voltou a marcar 51 180 nT. A leitura bruta no terreno foi de 51 250 nT. Qual é a leitura corrigida?

Resolução: variação diurna = 51 180 − 51 200 = −20 nT. Leitura corrigida = bruta − variação = 51 250 − (−20) = 51 250 + 20 = 51 270 nT. Quando a base do momento é inferior à de referência, a variação é negativa, e a correção acaba por somar, em vez de subtrair, ao valor bruto.

4. Uma área de 400 m por 300 m vai ser levantada com uma malha de 40 m entre linhas e 20 m entre estações. Quantas estações tem a malha?

Resolução: número de linhas = 400/40 + 1 = 11; estações por linha = 300/20 + 1 = 16; total = 11 × 16 = 176 estações.

5. Que método geofísico escolherias para procurar sulfuretos disseminados numa zona onde a resistividade sozinha não mostra um contraste claro? Porquê?

Resolução: a polarização induzida (IP), porque mede a capacidade de a rocha reter, por breves instantes, uma pequena carga elétrica, um efeito muitas vezes visível em sulfuretos disseminados mesmo quando a resistividade não distingue bem esses corpos da rocha encaixante.

6. Um colega afirma "se me perder no terreno, sigo sempre a linha de água até encontrar uma estrada". Porque está a dar um mau conselho?

Resolução: seguir a linha de água a jusante como regra fixa é perigoso, porque leva frequentemente a ravinas, taludes íngremes e cascatas, sendo uma causa reconhecida de acidentes de campo. O procedimento correto em caso de desorientação é parar, tentar reorientar-se com carta, bússola e GNSS, e só depois considerar deslocar-se; se isso não resultar, ficar num local visível e pedir ajuda.

7. No campo, um fragmento de rocha efervesce ao contacto com uma gota de HCl diluído, risca-se facilmente com o canivete, mas não com a unha. Que tipo de mineral é provável e que cuidado se deve ter ao interpretar só este teste?

Resolução: a efervescência com HCl diluído é o teste clássico para carbonatos (como a calcite), que libertam CO₂ em contacto com o ácido; riscar-se com o canivete (≈ 5,5) mas não com a unha indica dureza intermédia, compatível com a calcite (dureza 3 na escala de Mohs). O cuidado a ter é não tirar conclusões definitivas de um único teste de campo: a identificação completa da rocha exige cruzar vários critérios (cor, textura, dureza, risca, magnetismo, densidade) e, sempre que possível, confirmação em laboratório.

8. Uma equipa recebe autorização de prospeção e pesquisa e prepara-se para a primeira saída de campo. Além do equipamento técnico, que dois documentos ou registos têm de existir antes de qualquer amostra ser recolhida?

Resolução: primeiro, a confirmação de que a empresa tem direitos de prospeção e pesquisa atribuídos por contrato para aquela área, ao abrigo da Lei n.º 54/2015 e do Decreto-Lei n.º 30/2021; segundo, a autorização dos proprietários dos terrenos concretos onde se vai amostrar. Sem estes dois níveis de autorização, formal e local, nenhuma amostra deve ser recolhida.

9. Doze sedimentos de corrente deram, em ppm de arsénio: 12, 14, 11, 13, 15, 12, 58, 14, 13, 16, 12, 15. A média dos logaritmos é 1,1766 e o desvio-padrão amostral dos logaritmos é 0,1911. Calcula o limiar em logaritmos, converte-o em ppm e classifica as amostras.

Resolução: limiar em logaritmos = 1,1766 + 2 × 0,1911 = 1,5588; em ppm, 10^1,5588 ≈ 36,2 ppm. Só 58 ppm está acima (58 > 36,2). O fundo, pela média geométrica, é 10^1,1766 ≈ 15,0 ppm, próximo da mediana (13,5 ppm) e bem abaixo da média aritmética (17,08 ppm), que o valor de 58 puxa para cima. Pelo método aritmético, o limiar seria 43,0 ppm: a conclusão é a mesma, mas o limiar em logaritmos é mais baixo e mais sensível.

10. Num arranjo de Wenner com a = 10 m, injetou-se I = 200 mA e mediu-se ΔV = 0,12 V. Qual é a resistividade aparente?

Resolução: passar a corrente a amperes: I = 0,2 A. ρa = 2π × a × ΔV / I = 2π × 10 × 0,12 / 0,2 = 2π × 10 × 0,6 ≈ 37,7 Ω·m. Valor baixo, típico de terreno húmido, argiloso ou com condutores; interpreta-se em conjunto com a IP e a geologia.

11. Um mapa de cobre em solos numa encosta mostra um máximo de 150 ppm e uma "cauda" de valores sub-anómalos que se prolonga 200 m pela encosta abaixo. Onde se deve concentrar a geofísica e porquê?

Resolução: na extremidade a montante da anomalia, à volta e um pouco acima do máximo, com perfis perpendiculares à direção provável da estrutura. O halo secundário desloca-se para jusante por rastejo e escorrência; a cauda pela encosta abaixo é material transportado, não a fonte.