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Tecnología

Valiosos descubrimientos

Nuevas técnicas con uso de sensores identifican con mayor precisión yacimientos minerales

Un martillo en la mano y muchas ganas de trabajar en el campo. Ésos son aún hoy los rasgos característicos de la actuación del geólogo, aunque cabe señalar que en los últimos años la geología ha sumado varias herramientas de alta tecnología, que facilitan la identificación de yacimientos de oro, plata, platino e incluso granito. La palabra predominante de esta nueva fase es geotecnología, una técnica que aglutina a gran parte de los estudios basados en el accionar de sensores remotos, dispositivos portátiles o instalados en aeronaves y satélites.

En la punta de esta tecnología se encuentran instrumentos denominados espectrorradiómetros, sensores capaces de medir el comportamiento de la luz (radiación) teniendo en cuenta las longitudes de onda de lo visible, y fracciones de la franja del infrarrojo. La interacción de la luz con materiales naturales (rocas, suelos) o artificiales (concreto, asfalto) produce una señal denominada reflectancia, que es la fracción de luz incidente reflejada por la superficie.

Esta medida, cuando se la compara con un patrón que refleja totalmente la luz incidente (100% de reflectancia), indica aquello que se denomina como curva (o firma) de reflectancia espectral en el área de sensoreo remoto. Esta firma indica las propiedades físicoquimicas de los materiales, y permite que éstos sean fácilmente diferenciados entre sí. En Brasil, uno de los centros que más se ha abocado a estos estudios se encuentra en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Más precisamente, en los laboratorios de Espectroscopía de Reflectancia (LER) y de Procesamiento de Informaciones Georreferenciadas (LAPIG), vinculados al Departamento de Geología y Recursos Naturales (DGRN) del Instituto de Geociencias (IG).

“La espectroscopía de reflectancia, basada en los espectrorradiómetros, es una técnica rápida y no destructiva, que mide la firma espectral de superficies naturales o artificiales”, explica el geólogo Carlos Roberto de Souza Filho, profesor y coordinador de los laboratorios. Las investigaciones llevadas a cabo en la Unicamp han ayudado a concretar descubrimientos importantes, como por ejemplo el de yacimientos de plomo y zinc en un área situada al norte de Minas Gerais, entre los municipios de Itacambira y Monte Azul.

Esta región es explorada por la Companhia Vale do Rio Doce, que comprobó mediante investigaciones de campo la existencia de los depósitos detectados por sensoriamiento remoto. La caracterización de estos yacimientos fue el resultado de las investigaciones de los alumnos Tati de Almeida y Lucas de Melo Melgaço, del Instituto de Geociencias. El objetivo de dichas investigaciones fue crear un método de detección de yacimientos minerales metalíferos mediante el uso de sensores remotos, y la integración de datos en Sistemas de Informaciones Geográficas (SIG) – un software que trabaja con datos georreferenciados a un sistema de coordenadas (latitud y longitud, por ejemplo). Otro logro relevante del grupo del profesor Souza Filho fue el mapeamiento de una gran área de rocas asociadas a yacimientos de platino en Carajás, en el estado de Pará, cerca de la antigua mina de oro de Sierra Pelada.

“Para identificar ese depósito utilizamos datos del sensor ETM+, ubicado a bordo del satélite estadounidense Landsat, y del Aster (Advanced Spaceborne Thermal and Reflection Radiometer), un radiómetro (un aparato que mide la radiación electromagnética) orbital desarrollado conjuntamente por Estados Unidos y Japón y embarcado en el satélite Terra, de la agencia espacial estadounidense (Nasa)”, comenta el investigador. Souza Filho enfatiza: “La caracterización espectral por sensoriamiento remoto no ha llegado para acabar con el trabajo del geólogo en el campo, sino para ayudarlo en el mapeamiento de yacimientos”.

Referencia nacional
No es de ahora que los geólogos utilizan avanzados recursos tecnológicos como herramientas para el descubrimientos de yacimientos de oro, plata y otros metales preciosos. En Brasil, una experiencia pionera se concretó en los años 70, con el proyecto Radam, que tenía entre sus objetivos mapear reservas minerales mediante imágenes de radar del sensor americano Gems, el sistema de mapeamiento ambiental Goodyear, dispuesto a bordo de un avión. Gracias a este proyecto, que acabó extendiéndose a todo Brasil, se generaron diversos mapas geológicos, geomorfológicos (de relieve) y de uso y ocupación del suelo de la Amazonia. “Los radares que operan en la franja de las microondas, como los utilizados por el proyecto Radam, revelan las propiedades físicas, tales como rugosidad y geometría, y las eléctricas, como la conductividad.”

En la Unicamp, el montaje del Laboratorio de Espectroscopía de Reflectancia se inició en 1995, cuando Souza Filho terminó su doctorado en sensoriamiento remoto y procesamiento digital de imágenes en la Open University, Inglaterra, y regresó a Brasil contratado por la Unicamp. “Al año siguiente, obtuve la aprobación de un proyecto en el marco del Programa Jóvenes Investigadores de la FAPESP, que tenía como principal objetivo la creación de un núcleo emergente para la caracterización espectral de materiales y la consolidación de un laboratorio de espectroscopía de reflectancia de referencia nacional e internacional.

“Para ello adquirimos un espectrorradiómetro llamado FieldSpec Full Resolution, que costó alrededor de 100 mil dólares. Ese aparato, que durante algunos años fue único en América del Sur, permitió que tuviéramos la mejor y más completa infraestructura para la caracterización espectral de materiales de Brasil, con énfasis en materiales geológicos”, afirma Souza Filho. Ese espectrorradiómetro es un equipo portátil de 50 por 40 centímetros, y pesa alrededor de 4 kilos. Por ser tan pequeño, puede ser transportado para la realización de análisis de campo o ser instalado en helicópteros y aviones, para hacer mediciones aéreas.

El funcionamiento de este artefacto es relativamente sencillo: lentes permutables acopladas a un cable de fibra óptica registran la señal de luz. Esta información es enviada a una computadora acoplada al aparato y descodificada en forma de un gráfico de curvas de reflectancia espectral. El aparato realiza mediciones en el rango del espectro, que va de 350 a 2.500 nanómetros – del visible al infrarrojo de ondas cortas -, y “puede ver” 1.512 bandas espectrales, frente a las seis bandas del sensor instalado en el Landsat, por ejemplo.

“Cuanto más bandas registra el aparato en una determinada franja del espectro, mayor es su resolución, y por tanto, más completa es la caracterización espectral (y fisicoquímica) del material”. Pese a que el principal foco de los investigadores del IG es el mapeamiento geológico, la técnica de espectroscopía de reflectancia puede tener otras aplicaciones, como el monitoreo ambiental y la caracterización espectral de coberturas vegetales.

“Estamos desarrollando un trabajo para la caracterización de la caña de azúcar, en conjunto con el profesor Teodoro Almeida, de Instituto de Geociencias de la Universidad de São Paulo (USP), asociando el comportamiento espectral con la productividad”, dice Souza Filho. Otro proyecto, llevado adelante en asociación con Petrobras y la Pontificia Universidad Católica (PUC) de Río de Janeiro, pretende utilizar la técnica de espectroscopía de reflectancia para la detección de pequeñas filtraciones en oleoductos difíciles de ser notadas y altamente perjudiciales para el medio ambiente. Para tal fin, fueron enterrados en una propiedad rural experimental de la Unicamp tres caños de 80 metros de longitud.

Encima de éstos se están cultivando especies que suelen cubrir áreas por las que pasan los oleoductos; en este caso, caña de azúcar, maíz, fríjol, soja y pastajes.El próximo paso consistirá en simular pequeñas pérdidas de gasolina y gasoil en dos de esos fosos, manteniendo una tercera como patrón. El impacto de las filtraciones será seguido mediante mediciones continuas en los cultivos. “A partir de allí, vamos a ver qué sucede con la firma espectral de las áreas contaminadas. Si constatamos alteraciones en franjas específicas del espectro electromagnético, Petrobras podrá adaptar la tecnología para monitorear pérdidas de pequeña magnitud en sus oleoductos, utilizando sensores aerotransportados”, afirma Souza Filho.

Los trabajos desarrollados por el grupo han tenido una muy buena recepción en el seno de la comunidad científica internacional. “Prueba de ello es que tanto yo como los profesores Álvaro Penteado Crósta y Adalene Moreira Silva, ambos del Instituto de Geociencias, somos constantemente invitados a participar de programas de investigación para la evaluación de datos de sensoriaiento remoto y de geofísica producidos por nuevos sensores. “En mi caso, soy también el investigador principal del Aster, lo que ha generado asociaciones interesantes en el ámbito académico y privado, nacional e internacional.

Artículo en Science
A propósito, el uso de las imágenes del Aster le ha permitido al científico hacer un importante descubrimiento acerca de un probable impacto de meteoritos en las pampas argentinas, hace alrededor de 500 mil años. Ese trabajo apareció en las páginas de la revista Science en mayo de 2002. Los resultados de esa investigación, encabezada por Souza Filho y por el geólogoinglés Philip Bland, de la Open University, generaron conflictos con la hipótesis aceptada internacionalmente para explicar la existencia de una serie de depresiones alargadas, situadas cerca de la ciudad de Río Cuarto.

De acuerdo con el científico Peter Schultz, de la Brown University, Estados Unidos, uno de los mayores estudiosos de impactos de meteoritos sobre la Tierra, esos cráteres serían el resultado del impacto de un meteorito a bajo ángulo, en vuelo rasante, ocurrido hace entre 5 mil y 10 mil años. Según Schultz, ese meteorito se habría estrellado contra la superficie terrestre a 20 mil kilómetros por segundo, a un ángulo de 5 grados, un evento muy difícil de plasmarse, ya que la mayoría de las colisiones se produce en ángulos superiores a los 30 grados. El resultado del choque fue la formación de decenas de cráteres, algunos de cerca de 5 kilómetros de longitud, con pedazos de meteoritos y ‘tektitos’, fragmentos de vidrio formados debido al impacto de meteoritos sobre la superficie terrestre.

El impacto del viento
Utilizando imágenes del Aster y fotografías del satélite espía estadounidense Corona, tomadas en los años 60, Bland y Souza Filho hallaron cerca de 400 depresiones con el mismo perfil en áreas adyacentes a la investigada por Schultz. Inicialmente los científicos imaginaron que estuvieran delante del mayor campo de cráteres formados por el impacto de bajo ángulo de un meteorito. Pero, tras realizar estudios complementarios, arribaron a la conclusión de que esos rasgos no eran fruto de un impacto. Al analizar datos del centro meteorológico de Argentina, determinaron que las facciones alargadas descubiertas por Schultz corrían en la misma dirección que los vientos de la región. Y la datación de los ‘tektitos’ reveló edades de alrededor de 480 mil años.

“Concluimos entonces que los ‘cráteres’ de Schultz son a decir verdad fruto de la erosión eólica, y que los ‘tektitos’ hallados en un radio de 800 kilómetros son el resultado de un gran impacto, pero que sucedió hace casi 500 mil años”, explica Souza Filho. El próximo paso de la investigación consistirá en localizar el cráter resultante de dicha colisión, que tendría entre 5 y 6 kilómetros de diámetro, y estaría enterrado en algún punto situado entre las ciudades de Buenos Aires y Córdoba. “Estamos trabajando en áreas en las cuales existen fuertes evidencias de la presencia de ese cráter, y creemos que su comprobación es tan solo una cuestión de tiempo.”

EL PROYECTO
Caracterización Espectral de Zonas de Alteración Hidrotermaly Otros Materiales Geológicos e Instalación del Laboratorio de Espectrorradiometría en el IG-Unicamp

Modalidad
Programa de Apoyo a Jóvenes Investigadores
Coordinador
Carlos Roberto de Souza Filho – Instituto de Geociencias de la Unicamp
Inversión
R$ 80.342,68 y US$ 99.038,25

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