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Geologia

Una mirada penetrante

Un nuevo método de sensoriamiento con imágenes de satélite facilita la identificación de yacimientos minerales

La explotación de minerales preciosos siempre fue una actividad que dependió mucho del esfuerzo físico de los antiguos explotadores y, más recientemente, de geólogos armados de martillo para recoger muestras de rocas. Pero esa situación que comienza a cambiar y a incorporar lo que hay de más avanzado en tecnología. El uso de satélites y las técnicas de procesamiento digital de imágenes son algunas de esas nuevas herramientas, taL como muestra el trabajo desarrollado en el Instituto de Geociencias (IG) de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Por medio de imágenes de dos satélites, el Landsat y el Tierra, ambos lanzados por la agencia espacial estadounidense (Nasa), el equipo coordinado por el profesor Álvaro Penteado Crósta desarrolló un método  sensorial remoto aplicado a la explotación mineral que identifica locales favorables a la ocurrencia de minerales importantes comercialmente, como el oro, la plata y el cobre.

“La ventaja del nuevo método es delimitar preliminarmente las áreas favorables a las ocurrencias minerales, sin la necesidad de un conocimiento detallado de la geología de la región, que en la mayoría de las veces no existe, a un costo mucho menor y en plazos mucho más reducidos”, dice Crósta. Es una forma de no necesitar recorrer grandes áreas observando y recolectando manualmente muestras de rocas,  una tarea dispendiosa y demorada.

El nuevo método utiliza imágenes de satélites obtenidas en los espectros visibles, como una fotografía, e infrarrojo, invisible al ojo humano. Él fue testado en una alianza con la empresa canadiense de minería Iamgold, que pretendía expandir sus actividades en la región de la Patagonia, en la Argentina, donde no existían muchas informaciones geológicas disponibles. Uno de los dirigentes de la empresa es brasileño y, en 1998, buscó a Crósta, que ya había desarrollado una técnica de procesamiento digital de imágenes de satélite para la exploración mineral durante su doctorado al final de la década de 1980, basada en la tecnología sensorial remota existente en aquella época. “La utilización de técnicas sensorial para identificar previamente las áreas con minerales metálicos representa gran economía para las empresas que saben, anticipadamente, las áreas exactas adonde deben enviar a los geólogos para desarrollar trabajos más detallados, recolectar muestras para análisis químicos del contenido de metales y, si los indicios se confirman, realizar perforaciones para localizar las reservas”, dice Crósta.

La alianza con la empresa canadiense sirvió para perfeccionar el método de procesamiento desarrollado anteriormente, utilizando imágenes del sensor Thematic Mapper (TM) del satélite Landsat-5. El proyecto fue realizado en la Provincia de Río Negro, en el norte de la Patagonia, región favorable al uso de imágenes de satélite para geología porque el clima es árido y la vegetación poco densa. Los investigadores localizaron inicialmente diversas áreas propicias a la ocurrencia de oro y de plata, a partir de las imágenes del Landsat. En cerca de 50 áreas identificadas, 42 revelaron la presencia de oro. ?Es un índice de acierto excelente, de 84%?, celebra Crósta, también director del IG de la Unicamp. De todos los locales señalados, los análisis y las perforaciones realizadas por la empresa durante dos años mostraron la presencia de oro y plata en las proximidades de la localidad de Los Menucos. Pero el resultado final indicó que los contenidos de oro no eran suficientes para la explotación comercial.

Poco tiempo después la conclusión de ese trabajo regional con el Landsat TM, fue lanzado un nuevo sensor multiespectral a bordo del satélite Tierra, denominado Aster, sigla de Advanced Spaceborne Thermal Emission & Reflection Radiometer, desarrollado por la Nasa y por la Agencia Espacial de Japón. Ese es uno de los cinco sensores para captar imágenes que están instalados en le Tierra, lanzado en diciembre de 1999 como parte del programa Sistema de Observación de la Tierra, EOS en la sigla en inglés, de la Nasa, que incluye también al satélite Aqua. El objetivo del programa es el análisis de varios parámetros ambientales y climáticos del planeta.

El sensor Aster capta la energía solar reflejada y la energía termal, está relacionada a la temperatura emitida por la superficie de la Tierra, por medio de 14 bandas espectrales, representadas por fajas de ondas electromagnéticas desde la región de lo visible hasta varias longitudes de onda en el infrarrojo. El Landsat utiliza la misma técnica, pero las informaciones captadas son restringidas porque él trabaja con apenas siete bandas. Las informaciones del Aster se basan en fajas de radiación electromagnética más estrechas y sirven, entre varias otras aplicaciones, para identificar en detalles las características de diferentes minerales.

Conociendo las características del área de Los Menucos, por medio del trabajo realizado anteriormente y concientes de su potencial para el desarrollo y teste de técnicas de procesamiento adecuadas a las nuevas imágenes del Aster, los investigadores de la Unicamp elaboraron un proyecto para la aplicación de las técnicas disponibles proporcionadas por el nuevo sensor.

El equipo, compuesta por Crósta, por el profesor Carlos Roberto de Souza Filho y por el estudiante de doctorado Diego Fernando Ducart, obtuvo también el soporte de la empresa Iamgold para el desarrollo del proyecto. “Ellos nos dieron apoyo logístico para el desarrollo de los trabajos de campo, necesarios para validar los resultados obtenidos con el empleo de las nuevas técnicas desarrolladas para las imágenes del Aster.” Los investigadores brasileños también tuvieron la colaboración de la Universidad Nacional de Río Cuarto, en la Argentina, por medio del profesor Jorge Coniglio, un ex-alumno de post-graduación del IG-Unicamp.

La nueva técnica identifica en las imágenes la firma espectral de los minerales, que es la forma como los materiales de la superficie de la Tierra interactúan con la radiación electromagnética. Cada tipo de roca interactúa con la radiación del Sol, reflejando o absorbiendo determinadas longitudes de onda, transformándose en una especie de impresión digital de ese material. Esos minerales son formados por la acción de las aguas con temperaturas extremamente elevadas o de vapor, cuja circulación está relacionada a procesos volcánicos. “Las aguas termales, junto con vapor, al mismo tiempo que remueven y transportan los metales de rocas que están en profundidad y los depositan de forma concentrada más próximos a la superficie, también modifican las rocas existentes y crean los minerales de alteración hidrotermal. De ese modo, la presencia de esos minerales en superficie puede ser usada como un indicador de la ocurrencia de mineralizaciones metálicas debajo de la superficie”, explica Crósta.

“Con el Aster fue posible avanzar más en el detalle de la composición mineralógica de la alteración hidrotermal, un fenómeno que en esa región es consecuencia de la actividad volcánica antigua”, dice Crósta. La alteración hidrotermal es la denominación de los minerales que están asociados a la ocurrencia de metales.

Imagen tridimensional – Una vez identificados los variados minerales de alteración hidrotermal, por medio de la aplicación de técnicas de procesamiento de imágenes que extraen selectivamente solamente la información de interés de entre la enorme cantidad de otras informaciones contenidas en las imágenes Aster, ellos son transpuestos para mapas que muestran las zonas de alteración hidrotermal sobrepuestas a imágenes del relieve topográfico también captadas por el mismo sensor. La composición cartográfica resulta en una proyección con características tridimensionales de la región.

Las imágenes finales no muestran de forma directa el oro, cobre o cualquier otro metal, pero exhiben la presencia de minerales de alteración como la caulinita, ilita, la alunita y la sílice. Ellos son indicadores indirectos de la eventual presencia de metales preciosos. “Extraemos de la imagen la firma espectral relacionada a la composición química y a la estructura de los minerales que están en la superficie del terreno”, dice Crósta. Muchos materiales de la superficie de la Tierra, incluyendo los minerales, poseen firmas espectrales distintas, que son captadas por los sensores multiespectrales y utilizadas para analizarlos.

“En el caso de Los Menucos, nosotros identificamos, con la nueva técnica de procesamiento de las imágenes, los locales donde tenían los diversos minerales de alteración hidrotermal relacionados con las existencias de oro y después fuimos a verificar los resultados en el campo”, cuenta Crósta. El segundo estudio para la confirmación del método de análisis de la alteración con imágenes Aster tuvo lugar en la cordillera de los Andes, en la región de Quellaveco al sur del Perú y norte de Chile, en una mina de cobre ya conocida y en fase inicial de explotación. Los colores encontrados en el mapa, como el rojo, indican la presencia de los minerales de alteración llamados cuarzo (sílice) e ilita de alta de cristal. Ellos funcionan como una señal que identifica en el área de investigación de la presencia de cobre. “En esa representación utilizada, cuanto más roja sea el área de la imagen, mayor la probabilidad de encontrar el cobre”, explica Crósta.

Temperatura preciosa – En esas investigaciones con imágenes multiespectrales, es de fundamental importancia el uso de la técnica analítica de espectroscopia de reflectancia. Para eso, fue utilizado el Laboratorio de Espectroscopia de Reflectancia del propio Instituto de Geociencias (vea Pesquisa Fapesp nº 86). En él esta hecha la caracterización espectral de las muestras de las rocas para la identificación del mineral y la comparación con los resultados obtenidos a partir de las imágenes multiespectrales. Esos estudios incluyen también el análisis de la calidad cristalina del mineral, factor que puede dar indicaciones de las temperaturas en que los minerales de alteración se formaron, información importante en la identificación de yacimientos de metales preciosos.

El proyecto también resultó en una maestría, un doctorado y publicaciones en revistas científicas internacionales del área. Las próximas acciones de investigación del grupo ya están trazadas. Ellos dejan la Patagonia y la cordillera de los Andes, locales propicios para el uso sensorial remoto para la exploración mineral porque poseen buenas condiciones de exposición superficial de rocas y vegetación poco densa – al contrario de la Amazonia, donde la cobertura vegetal dificulta la identificación de reservas minerales por ese método – y parten hacia el Nordeste brasileño, más precisamente en la sierra de la Borborema, entre Río Grande del Norte y Paraíba. Allá existe gran concentración de pegmatitas, rocas que producen gemas para pedrerías y joyerías, como agua marina, turmalina y varias otras, además de varios tipos de minerales industriales. “En el caso de los pegmatitas, las apariciones también tienen relación con la circulación de aguas termales y, por lo tanto, con la presencia de minerales de alteración hidrotermal en las rocas, lo que permite estudiarlas utilizando las imágenes multiespectrales del Aster.”

El Proyecto
Evaluación de las imágenes multiespectrales del sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinador
Álvaro Penteado Crósta – Unicamp
Inversión
66.925,75 reales y 21.450,00 dólares (FAPESP)

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