Interpretação, inversão 3D de dados magnéticos e modelagem 3D da susceptibilidade magnética medida, aplicadas à prospecção geofísica de depósitos de óxidos de ferro - cobre - ouro (IOCG iron oxide-copper-gold) – Província Mineral de Carajás, Brasil

Abstract

Esta Tese compreende o uso de dados magnéticos aéreos e medidas de susceptibilidade magnética para auxiliar na prospecção de mineralizações de óxidos de ferro-cobre-ouro (iron oxidecopper- gold IOCG) no depósito Furnas Sudeste, Província Mineral de Carajás, Brasil. O estudo da susceptibilidade permitiu a caracterização das assinaturas magnéticas da alteração hidrotermal calco-sódico-potássica-magnetítica (paragênese biotita-granada-grunerita-magnetita). As interpretações qualitativa, semi-quantitativa e quantitativa de dados magnéticos foram utilizadas neste trabalho para a obtenção do melhor modelo tridimensional (por modelagem / inversão 3D) das fontes magnéticas responsáveis pela assinatura medida. Também foi obtido o modelo 3D referente à distribuição espacial das susceptibilidades magnéticas medidas em amostras dos testemunhos de furos de sonda. O objetivo da Tese foi definir um modelo geofísico-geológico prospectivo da mineralização de óxidos de ferro-cobre-ouro. Para isso, foram usados dois caminhos: um com a modelagem / inversão 3D dos dados magnéticos medidos no local (método indireto) e outro pela modelagem espacial das susceptibilidades magnéticas medidas (método direto). Os resultados das duas aproximações estão apresentados e encontram-se largamente discutidos. Em ambientes com forte magnetização, às vezes é difícil interpretar com precisão suas fontes devido ao complexo papel desempenhado pelo campo induzido, magnetização remanescente e os efeitos de desmagnetização. Além disso, em baixas latitudes magnéticas o efeito de remanência é ainda mais pronunciado e o campo magnético induzido é mais fraco. Este é o caso dos depósitos tipo IOCG da região de Carajás. Os resultados da pesquisa estão descritos no corpo da Tese com a introdução da informação geológica e em três artigos que tratam da: interpretação magnética (Artigo 1) para se alcançar um modelo inverso 3D (Artigo 2) e um modelo direto 3D (Artigo 3). O escopo é focar nos principais estágios da prospecção com o uso de dados magnéticos, desde o início da exploração greenfield até a exploração brownfield e projetos de avaliação de depósitos. No que diz respeito às etapas de prospecção, a abordagem do primeiro artigo seria a interpretação de dados magnéticos em exploração greenfield. Na sequência, o segundo artigo descreve uma abordagem para se recuperar de forma confiável a efetiva distribuição de susceptibilidade com o uso de dados magnéticos. Este enfoque pode ser aplicado tanto na exploração greenfield quanto na brownfield. O terceiro artigo lida com uma abordagem para modelar a zona mineralizada magnética com base em dados geológicos de testemunhos de furos de sonda disponíveis e em medidas petrofísicas realizadas em amostras de testemunhos. Este é o tipo de conhecimento normalmente disponível em fases avançadas de projetos de exploração. Os resultados mostram que a modelagem 3D dos dados de susceptibilidade medidos permite uma melhor definição e delimitação da fonte magnética. Entretanto, isso só pode ser alcançado por meio de descrições geológicas detalhadas e medidas de susceptibilidade sistemáticas, com um grande custo e consumo de tempo. Este enfoque lida com uma grande quantidade de dados petrofísicos e geológicos. Por outro lado, a modelagem de dados magnéticos por inversão pode ser uma ferramenta que consome menos tempo, com o uso das técnicas da camada equivalente e da inversão da amplitude para atingir um bom rastreamento das fontes magnéticas. A proposta desta pesquisa foi tratar com diferentes abordagens o uso de levantamentos magnéticos de alta densidade de dados e medidas de propriedades físicas magnéticas ao longo de testemunhos de sondagem, para conseguir um melhor entendimento do depósito Furnas Sudeste e identificar magnetita maciça de alterações hidrotermais associadas com minério de alto teor. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This thesis comprises the use of airborne magnetic data and magnetic susceptibility measurements to aid mineral prospecting of iron oxide-copper-gold (IOCG) mineralization within Furnas Southeast deposit, Carajás Mineral Province, Brazil. The susceptibility study allowed the characterization of the calcic-sodic-potassic-magnetite hydrothermal alteration magnetic signatures (biotite-garnet-grunerite-magnetite paragenesis). The qualitative, semi-quantitative and quantitative interpretations of airborne magnetic data were used in this work aiming to obtain the best possible three-dimensional model (from 3D modeling / inversion) of the magnetic sources, responsible for the measured magnetic signature. A 3D spatial distribution model of the magnetic susceptibility measured on drill cores was also obtained. The aim of the thesis was to define a geophysical-geological prospective model of the iron oxide-copper-gold (IOCG) mineralization. Two ways were used on this purpose: by using 3D modeling / inversion of the measured local magnetic field (indirect method) and by 3D susceptibility measurements modeling (direct method). The results of the two approaches were presented and discussed throughout the thesis. In strong magnetization environments, it is sometimes difficult to accurately interpret its sources due to the complex role played by induced field, remanent magnetizations and the demagnetization effects. Moreover, in low magnetic latitudes the remanence effect is even more pronounced and the inducing magnetic field is weaker. Carajás region IOCG type deposits are such a case. The results of the research are described in the thesis body with an introduction of priory geological information and three papers dealing with: the magnetic interpretation (Paper 1) to achieve a 3D inverse model (Paper 2) and a 3D forward model (Paper 3). The purpose is to focus on the main prospecting stages, since the beginning of a greenfield exploration to brownfield and advanced exploration projects using magnetic data. With respect to the prospecting stages, the approach of the first paper would be that of interpreting magnetic data in greenfield exploration. Following, the second paper describes an approach to reliably recover the distribution of effective magnetic susceptibility using inversion of magnetic data. It can be applied in either greenfield and brownfield exploration. The third paper presents an approach to model the magnetic mineralized zone based on geologic data available from drill hole cores and on petrophysical measurements taken on core samples. This is the kind of knowledge normally available on advanced exploration project phases. The results show that the 3D modeling of measured susceptibility data seems to gives a better magnetic source definition and delineation. However, this can only be achieved through systematic, expensive and time consuming measurements and geological interpretation. This approach deals with a huge amount of petrophysical and geological data. On the other hand, the inverse magnetic modeling can be a less time consuming tool with the use of equivalent source and amplitude inversion techniques to reach a good tracking of the magnetic sources. The proposal of this research was to deal with different approaches on the use of highdensity magnetic survey and magnetic physical property measurements on deep drill holes to achieve a better understanding of the Furnas Southeast deposit and identify massive magnetite from hydrothermal alterations associated with the high-grade ore.