Magnetometria

O método magnético, ou magnetometria, refere-se à propriedade da matéria relacionada à susceptibilidade magnética. Esta depende da quantidade, composição e modo de distribuição dos minerais magnéticos presentes nas rochas, os quais produzem distorções locais nos elementos do campo magnético terrestre (Luiz & Silva, 1995). As variações locais do campo magnético terrestre podem ser detectadas por meio de magnetômetros e oferecer informações sobre a superfície e subsuperfície da Terra.

Rochas apresentam dois tipos principais de magnetização: induzida (JI) e

Capítulo 4 - Aerogeofísica

42

magnetização produzida em resposta a um campo magnético aplicado, ou seja, um campo secundário induzido o qual desaparece quando o campo magnético é removido. A magnetização remanescente é a magnetização que permanece após a remoção de um campo magnético, que é adquirida durante a cristalização dos minerais magnéticos da rocha, os quais se orientam segundo a direção do campo magnético atuante na Terra na época de sua cristalização. A magnetização total (J) é um vetor resultado da soma da magnetização remanescente e da induzida. Esta é aproximadamente proporcional ao campo aplicado, sendo a constante de proporcionalidade conhecida como susceptibilidade magnética (k). Assim, quando um campo magnético (F) é aplicado, a magnetização induzida e total é dada por:

JI = kF Eq. 4.1

J = kF + JR Eq. 4.2

O campo magnético medido na superfície da Terra é resultado do conjunto constituído pelo campo magnético terrestre, procedente do núcleo líquido da Terra, pelos campos magnéticos externos, provenientes das flutuações magnéticas causadas por correntes elétricas produzidas na ionosfera e tempestades solares, e pelo campo magnético anômalo, oriundo da magnetização dos minerais presentes nas rochas. O campo magnético terrestre é definido pela sua magnitude (F), inclinação (I), que é o ângulo entre a superfície da Terra e o vetor F, e declinação (D), que é o ângulo entre a componente horizontal do vetor F e o norte geográfico. Em adição a estes elementos, o campo magnético possui uma componente vertical (Z) e duas componentes horizontais (X e Y), consideradas positivas para o norte e leste geográfico (Telford et al., 1976).

O campo magnético relevante para o mapeamento geológico e prospecção mineral consiste o campo magnético anômalo, cujas variações são produzidas em maior ou menor grau em função da presença de minerais magnéticos nas rochas. Este campo magnético é obtido mediante compensações nos valores dos dados do campo magnético medido, no qual são retiradas as influências solares manifestadas pela variação diurna e tempestades solares, e o valor do campo magnético terrestre estimado por modelos matemáticos denominados International Geomagnetic Reference Field (IGRF) e

Capítulo 4 - Aerogeofísica

43

Definitive Geomagnetic Reference Field (DGRF). Estes modelos são baseados em

observações de campo e de satélites, e estimados em função da posição e do tempo (Luyendyk, 1997). Com a retirada do IGRF, o campo resultante pode ser considerado como proveniente das fontes crustais acima da superfície Curie, uma vez que abaixo desta corre a desmagnetização dos minerais. A unidade de medida do campo magnético anômalo é o nanoTesla (nT)1.

Os materiais podem ser classificados em três grupos de acordo com suas propriedades magnéticas. Assim, minerais são classificados em diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos.

As substâncias diamagnéticas quando submetidas a um campo adquirem magnetização de intensidade fraca e sentido contrário ao do campo. Conseqüentemente, minerais diamagnéticos possuem susceptibilidade magnética negativa, já que a fraca intensidade da magnetização provém do pequeno valor de susceptibilidade dessas substâncias, enquanto que o sentido contrário ao campo possibilita que se atribua um sinal negativo à susceptibilidade. Os materiais diamagnéticos terrestres mais comuns são a grafita, o mármore e o quartzo.

Minerais paramagnéticos adquirem magnetização de baixa intensidade, mas com o mesmo sentido do campo magnético. Dentre estes estão gnaisse, dolomita, sienito, olivina, pirita, biotita e piroxênio (Luiz & Silva, 1995).

As substâncias ferromagnéticas possuem susceptibilidade magnética alta e positiva. O ferromagnetismo é o responsável pela magnetização das rochas e minerais, ou seja, o causador das anomalias magnéticas positivas. A forma e amplitude das anomalias magnéticas produzidas pelo campo magnético anômalo distinguem em função da inclinação magnética da área, da orientação do corpo portador de minerais magnéticos em relação ao norte magnético, da forma, do mergulho e da magnetização do corpo (Vasconcellos et al., 1994), as quais podem originar ilimitada variedade de formas de anomalias.

A distinção litológica de uma área pode ser guiada por meio da magnetometria aérea, visto que diferentes rochas possuem distintas assinaturas magnéticas. As rochas

1 _{NanoTesla (nT): unidade internacional de medida da intensidade magnética. A intensidade do campo}

Capítulo 4 - Aerogeofísica

44

ígneas básicas e ultrabásicas possuem as maiores médias de susceptibilidade magnética, enquanto que rochas ígneas ácidas e rochas metamórficas possuem valores intermediários a médios, e rochas sedimentares possuem médias baixas de susceptibilidade magnética (Reynolds, 1997) (Figura 4.2).

Rochas graníticas podem ser diferenciadas por apresentarem susceptibilidade magnética bimodal, representada por granitos da série da magnetita e granitos da série da ilmenita. O limite entre as duas séries relaciona-se ao tempo e a profundidade do magma parental, o que pode indicar o grau de evolução de arcos magmáticos em sistemas de convergência de placas (Ishihara, 1977). Isto sugere importante feição para a caracterização petrogenética e metalogenética de ambientes ígneos (Clark, 1997), posto que granitos da série da magnetita são geralmente associados à mineralização de ouro e metais base, enquanto que granitos da série da ilmenita possuem associação com tungstênio e estanho (Hoover et al., 1992).

Figura 4.2: Susceptibilidade magnética nas rochas (Reynolds, 1997).

Aerolevantamentos magnetométricos sobre bacias sedimentares também fornecem informações consideráveis sobre litologias e estruturas, como a presença de anomalias intrassedimentares relacionadas à distribuição de magnetita detrítica e a

Capítulo 4 - Aerogeofísica

45

descrição de processos químicos e microbiais que podem, a princípio, produzir magnetita e pirrotita na presença de hidrocarbonetos (Clark, 1997).

Os principais minerais magnéticos capazes de magnetizar as rochas são a magnetita (Fe3O4), a ilmenita (FeTiO3) e a pirrotita (FeS), esta somente em sua forma monoclínica. Considerando que estes minerais muitas vezes ocorrem associados a minerais não magnéticos economicamente importantes, como calcopirita, galena e calcocita, e também a corpos de sulfetos maciços e depósitos de ferro, a magnetometria é usualmente utilizada na procura por depósitos minerais.

Significantes concentrações de materiais magnéticos ocorrem em muitos depósitos minerais e muitos tipos de depósitos estão relacionados com unidades de rochas magnéticas (Gunn & Dentith, 1997). Assim, as respostas magnetométricas de uma associação mineral magnética podem indicar locais favoráveis à existência de corpos de minério.

A forma e amplitude da resposta magnética de um depósito dependem de outras variáveis além do conteúdo de minerais magnéticos presentes, como geometria e profundidade do depósito e sua orientação em relação ao norte magnético (Gunn & Dentith, 1997). Assim, depósitos minerais possuem incontáveis assinaturas magnéticas. Processos de alteração hidrotermal podem ser identificados pela magnetometria por intermédio das mudanças que ocorrem na magnetita e ilmenita durante o hidrotermalismo, como transformações na fábrica dos grãos e na abundância dos minerais (Airo, 2002). Modificações na magnetização de rochas a partir da alteração do estado de oxidação do ferro, que pode criar ou destruir minerais ferromagnéticos, também é um indicador do processo de alteração hidrotermal e podem gerar uma resposta magnética indicativa (Clark, 1997).

Na geofísica de prospecção utilizam-se diversos métodos para a exploração de ouro, sendo que a escolha da técnica depende da gênese e forma da ocorrência do depósito aurífero. Quando a mineralização aurífera está associada à alteração por hematização, a qual envolve a oxidação de minerais magnéticos primários para minerais fracamente a não magnéticos, ela é possível ser detectada por meio da magnetometria devido à redução da susceptibilidade magnética na rocha hospedeira. Nas ocorrências de ouro relacionadas a zonas de alteração hidrotermal, a contribuição da magnetometria

Capítulo 4 - Aerogeofísica

46

para a prospecção engloba a detecção e a caracterização das estruturas geológicas que constituem zonas acumuladoras de fluidos hidrotermais, muitas vezes associados a minerais magnéticos, principalmente a magnetita, ou controlam a distribuição dos minerais minérios.