Modelagem 3D
Introdução sobre o tema no Serviço Geológico do Brasil
Os mapas geológicos tridimensionais são uma extensão dos mapas geológicos em duas dimensões (2D) tradicionais, inserindo a variável profundidade (Z) da terceira dimensão (3D) no objeto de estudo. Esses mapas retratam, de forma aproximada, a geologia em subsuperfície, mostrando profundidades, espessuras e propriedades físico-químicas dentro de um espaço volumétrico.
Na última década ocorreram inúmeros progressos na área de modelagem geológica no Serviço Geológico do Brasil (SGB), onde se estabeleceram relações de trabalho entre as diversas áreas de atuação, na qual foram desenvolvidos métodos dentro da estrutura organizacional, para transição do mapeamento 2D para 3D.
Em razão disso, criou-se um programa denominado Modelagem 3D Brasil, destinado a padronizar, no SGB, as ferramentas e metodologias, procurando a integração de dados geocientíficos em ambiente 3D para melhorar a compreensão geológica do país.
Histórico da modelagem 3D no Serviço Geológico do Brasil
A partir de 2010, visando a avaliação de depósitos minerais de seus projetos de patrimônio mineral, começou-se a utilizar o software Studio 3 da Datamine. Tal software utiliza-se de metodologias de modelagem explícita na construção dos sólidos mineralizados e na estimativa de recursos. Foram desenvolvidos com este software os projetos: Chumbo (Pb) e Zinco (Zn) de Nova Redenção (BA), Cobre de Bom Jardim (GO), Polimetálicos de Palmeirópolis (TO) e Fosfato do Miriri (PE/PB).
Com o avanço nas reavaliações de seu patrimônio mineral e especificamente nos depósitos estratiformes, o SGB sentiu a necessidade de identificar no mercado plataformas que utilizavam ferramentas com modelagem implícita, adotando em 2014, o software STRAT 3D, também da empresa Datamine. Através dele, foram elaborados os modelos para depósitos de carvão de Chico Lomã e Santa Terezinha (RS), Iruí-Butiá (RS), Candiota (RS) e Caulim do Rio Capim (PA).
Em 2019, optou-se pelo software Leapfrog Geo da empresa Seequent, e em conjunto com a modelagem de depósitos minerais: Diamante de Santo Inácio (BA), Níquel do Morro do Engenho e Santa Fé (GO), Ouro do Vale do Ribeira (SP), Gipsita do Rio Cupari (PA), Calcário do Aveiro ( PA) e Ouro de Natividade (TO). Iniciou-se a elaboração de modelos de ambientes geológicos em escala regional, onde estão em desenvolvimento quatro projetos: Bacia do Paraná, Quadrilátero Ferrífero, Bacia Carbonífera Sul Catarinense e Brasil. Nesse ano foram concluídos os projetos pilotos de duas grandes regiões: Bacia do Urucuia, no estado da Bahia, e o Arco de Ponta Grossa, no estado do Paraná.
Conceito geral sobre como foram elaborados os modelos, tipos de dados utilizados, softwares, processamentos etc.
Para elaboração dos modelos geológicos 3D são utilizados dados topográficos, mapas e perfis geológicos, perfurações de poços, levantamentos geofísicos e geoquímicos. Tais dados são organizados, consistidos e processados, através de uma combinação de fluxos de trabalho de técnicas de modelagem 3D.
Os modelos tridimensionais, também conhecidos como conceituais, são uma aproximação da real morfologia do domínio geológico e servem como vínculos nos modelos numéricos para análise quantitativa e qualitativa na indústria mineral, nos estudos geodinâmicos, de riscos geológicos, na hidrogeologia, em meio ambiente, em ambientes educacionais, entre outras aplicações.
A metodologia e as ferramentas específicas alteram-se conforme a complexidade dos ambientes geológicos, sendo imprescindível o modelo digital de terreno e a geologia de superfície na elaboração, cuja metodologia final, é apresentada no relatório de cada projeto.
Ao longo dos anos, diversas plataformas foram testadas no SGB e atualmente o software utilizado é o Leapfrog Geo da Seequent, algumas ferramentas são mais eficientes em alguma função específica, no entanto, a experiência profissional é o fator mais relevante para uma geologia representativa.
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Sub-bacia Urucuia
O modelo geológico tridimensional da Sub-bacia Urucuia foi construído no software Leapfrog, utilizando dados de seis (6) poços da ANP, setenta e dois (72) poços da rede RIMAS e seiscentos e quarenta e cinco (645) poços cadastrados na rede SIAGAS, resultando em um total de setecentos e vinte e três (723) poços. Além disso, foram utilizadas interpretações de perfis sísmicos, gravimétricos, magnetotelúricos e de eletrorresistividade.
A partir das interpretações realizadas em cada uma das seções, juntamente com as informações dos furos mais profundos, foi possível modelar a superfície de topo do embasamento paleoproterozoico em diferentes regiões da bacia. A geração da superfície permitiu a obtenção do sólido 3D do embasamento, o qual em seguida foi compartimentado pelas grandes estruturas identificadas nas seções geofísicas. O conjunto de quinze (15) falhas modeladas, juntamente com a obtenção do sólido 3D do embasamento resultou na construção do arcabouço estrutural da bacia, o qual condicionou a deposição dos estratos sobrepostos que compõem os grupos Bambuí, Areado e Urucuia.
O modelo gerado permitiu a visualização e o entendimento da distribuição espacial e a continuidade de cada uma das unidades modeladas. De modo geral, é possível observar um aprofundamento do topo do embasamento no sentido oeste, o que coincide com as zonas de maior espessura da Sub-bacia Urucuia e, respectivamente, do aquífero Urucuia.
A modelagem estrutural 3D da Sub-bacia Urucuia deverá servir como a base para estudos futuros de fluxo d’água, na identificação de barreiras hidráulicas, além de modelagens numéricas de recarga e reserva do aquífero.
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O visualizador em ambiente tridimensional via WEB, permite uma imersão na geologia de subsuperfície de forma mais dinâmica, com ferramentas de rotação, zoom, slice interativas para visualizar as seções geológicas.
Arco de Ponta Grossa
Este estudo buscou elaborar um modelo geológico regional tridimensional da mega estrutura tectônica Arco de Ponta Grossa (APG). Abrangendo toda a crosta (superior, intermediária e inferior), desde a superfície e até a descontinuidade de Mohorovicic-MOHO (limites entre manto litosférico e crosta), a fim de criar um método para fluxos de trabalho na elaboração de modelos 3D, com dados espaciais em múltiplas escalas.
O modelo foi confeccionado no software Leapfrog Geo e utilizou-se da cartografia geológica pré-existentes (seções/mapas), de sondagens de poços, de levantamentos geofísicos (tomografia sísmica, magnetotelúricos e gravimetria) e do modelo crustal global (Crust 1.0).
Ao final, foi possível caracterizar a subsuperfície da área de estudo gerando os modelos de oito domínios geológicos: os terrenos Apiaí, Embu, Curitiba, Luís Alves e Paranaguá, o bloco Paranapanema, a Bacia do Paraná e a Província Ígnea Paraná-Etendeka. Conseguiu-se a subdivisão em níveis crustais (crosta superior, intermediária e inferior) e avaliando seu comportamento com os principais lineamentos: i) Rio Piquiri ao sul; ii) a charneira principal do Arco de Ponta Grossa (APG) entre os lineamentos Rio Alonzo e São Jerônimo-Curiúva, na parte central onde ocorre a maior concentração do enxame de diques; e iii) lineamento Guapiara ao norte, com menor concentração do enxame de diques.
Como resultado da modelagem observa-se que a configuração atual da megaestrutura tectônica APG relaciona-se aos processos de níveis crustais mais profundos da crosta continental. A profundidade média estimada para cota de Moho através de diferentes escalas e métodos, confirma a vergência regional em direção SE para NW com valores escalonados de -39.21 km a -34.29 km entre os domínios geológicos delineados.
O método magnetotelúrico apresentou resultados positivos na delimitação do Bloco Paranapanema com o Terreno Apiaí, localizado abaixo da Bacia do Paraná, mesmo com a existência de extensos derrames basálticos, o que dificulta a utilização de métodos sísmicos.
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