Orientador: Carlos Roberto de Souza Filho

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: Desde a sua criação, há pouco mais de meio século, o conceito de geometria fractal tem sido utilizado com sucesso na área das ciências naturais por sua capacidade de caracterizar formas irregulares, incluindo elementos que compõem as principais feições geológicas. No caso dos depósitos...

Resumo: Desde a sua criação, há pouco mais de meio século, o conceito de geometria fractal tem sido utilizado com sucesso na área das ciências naturais por sua capacidade de caracterizar formas irregulares, incluindo elementos que compõem as principais feições geológicas. No caso dos depósitos minerais, as interações fluido-rocha, variações de composição e pH dos fluidos, estruturas geológicas, condições de pressão e temperatura e contrastes litológicos, são processos que atuam em conjunto desde a escala microscópica até vários quilômetros, e já tiveram sua característica fractal demonstrada em diversos trabalhos. Atualmente, há o entendimento de que as acumulações de minério se desenvolvem a partir de sistemas críticos, não-lineares, mantidos distantes do equilíbrio pelo influxo contínuo de calor e fluidos. Isso gera produtos com caráter multifractal que devem ser estudados com métodos apropriados para sua compreensão. Assim, nessa pesquisa, foram selecionadas quatro províncias de importância mundial com depósitos de ouro orogênico em greenstone belts - Abitibi, no Canadá, Norseman-Wiluna, na Austrália, Rio das Velhas, no Brasil, e Central Lapland, na Finlândia - para um estudo multiescalar com técnicas de análise fractal e multifractal. Foi analisada a presença de geometria fractal nas distribuições espaciais dos depósitos em escala regional. Considerando-se o significativo controle estrutural e estratigráfico deste tipo de mineralização, foi avaliada sua relação com lineamentos magnéticos, através dos resultados das análises fractais e multifractais. Para uma comparação entre as diferentes escalas de atuação dos processos mineralizantes, as mesmas técnicas foram aplicadas na escala local e microscópica, com análise da geometria da distribuição espacial de ocorrências e da forma dos grãos de minerais de minério. A área teste foi o Lineamento Córrego do Sítio e depósito homônimo, um dos principais do greenstone belt Rio das Velhas. A partir das análises fractais, observou-se em todas as províncias que as mineralizações possuem padrões de distribuição espacial distintos em escalas diferentes. A análise dos lineamentos magnéticos mostrou uma correlação entre os gradientes de variação de dimensões fractais e a tonelagem de ouro contida nos depósitos. Os resultados das análises multifractais apontam a existência de geometria multifractal que se estende desde a escala microscópica até a escala regional. O cálculo de índices multifractais mostrou uma relação direta dos lineamentos magnéticos com o endowment das províncias estudadas, além de diferenças entre tipos de mineralização em lâmina a partir das formas dos minerais. Os resultados obtidos demonstram a capacidade das técnicas utilizadas melhor caracterizarem os sistemas minerais estudados, e de servirem para a comparação entre sistemas similares em diferentes escalas e locais. A metodologia empregada pode ser utilizada para futuros estudos de outros sistemas minerais com controles geológicos similares

Abstract: Since its creation just over half a century ago, the concept of fractal geometry has been successfully applied in the field of natural sciences for its ability to characterize irregular shapes, including the elements that make up the main geological features. In the case of mineral...

Abstract: Since its creation just over half a century ago, the concept of fractal geometry has been successfully applied in the field of natural sciences for its ability to characterize irregular shapes, including the elements that make up the main geological features. In the case of mineral deposits, fluid-rock interactions, variations in fluid composition and pH, geological structures, pressure and temperature conditions and lithological contrasts, are processes that act together from the microscopic scale to several kilometers, and have already had their fractal characteristic demonstrated in several works. In addition, in recent years, there is an understanding that ore accumulations develop from critical, non-linear systems, kept away from equilibrium by the continuous influx of heat and fluids, and generate products with a multifractal character that must be studied with appropriate methods for their understanding. Thus, four world-class provinces with orogenic gold deposits in greenstone belts were selected, namely Abitibi, in Canada, Norseman-Wiluna, in Australia, Rio das Velhas, in Brazil, and Central Lapland, in Finland, for a multiscale study with fractal and multifractal analysis techniques. The presence of fractal geometry in the spatial distributions of the deposits on a regional scale was analyzed and considering the significant structural and stratigraphic control of this type of mineralization, its relationship with magnetic lineaments was evaluated through the results of fractal and multifractal analyses. For a comparison between the different scales of the mineralizing processes, the same techniques were applied at the local and microscopic scale, with analysis of the geometry of the spatial distribution of mineral occurrences and the shape of the mineral ore grains in the context of the Córrego do Sítio Lineament and the homonymous deposit, one of the main deposits of the Rio das Velhas greenstone belt. From fractal analyses, it was observed in all provinces that mineralizations have distinct spatial distribution patterns at different scales. The analysis of the magnetic lineaments showed a correlation between the gradients of variation of fractal dimensions and the tonnage of gold contained in the deposits. The results of the multifractal analyzes point to the existence of multifractal geometry that extends from the microscopic scale to the regional scale. The calculation of multifractal indices showed a direct relationship between the magnetic lineaments and the gold endowment of the studied provinces, as well as differences between types of mineralization in thin section based on the mineral shapes. The results obtained demonstrate the ability of the techniques to better characterize the mineral systems studied, and to serve for the comparison between similar systems at different scales and locations. The methodology employed can be used for future studies of other mineral systems with similar geological controls

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