PESQUISA MINERAL/PROCEDIMENTOS GEOLÓGICOS (10)

IMAGEAMENTO TERRESTRE E FOTOGEOLOGIA

As imagens da superfície terrestre, obtidas por câmaras fotográficas ou outros dispositivos instalados em aviões ou satélites, constituem uma das mais poderosas ferramentas da cartografia geológica.

As fotos aéreas são de diversos tipos, mas às de uso mais intensivo são às fotos aéreas verticais. As fotos verticais são tomadas ao longo de linhas de voo com recobrimentos de uma foto para outra de mais ou menos 60% compondo as faixas de fotos aéreas. Entre faixas laterais se tem cerca de 10 a 15% de recobrimento. Assim podem-se cobrir, de forma sistemática, (mantidas a altura de voo e, portanto, a escala aproximada das fotos), extensas áreas de interesse para os mais diversos tipos de estudos.

O foto-indice é uma foto da montagem em quadrículas de 30'x30' em lat/long das faixas de fotos aéreas etiquetadas com o seu número próprio. A superposição de fotos com recobrimento permite simular a visão estereoscópica humana: observando-se duas fotos sucessivas com aparelhos (estereoscópios), a que fica do lado esquerdo simula uma visão do olho esquerdo no ponto acima da foto e a do lado direito, a visão do olho direito, alguns quilômetros adiante, acima da foto à direita e que recobre em 60% a foto esquerda. Isto permite ver o modelado topográfico em três dimensões.

A variação de altitude de ponto para ponto terrestre proporciona um deslocamento relativo entre eles de foto para foto sucessiva devido à perspectiva diferente entre as tomada das fotos com diferentes pontos de visão. Esta diferença de posicionamento relativo denomina-se diferença de paralaxe. É ela que permite realizar a visão estereoscópica e, importante, alem disso, as medidas de paralaxe permitem calcular as altitudes dos pontos e, a partir dai, traçar curvas de nível em mapas topográficos que são confeccionados a partir, essencialmente das fotos aéreas usando-se equipamentos especiais (restituidores aerofotogramétricos).

A visão das formas de relevo em três dimensões permite interpretar a evolução da topografia (análise geomorfológica) e os tipos de rochas e sua estruturação (fotogeologia).

Em resumo pode-se definir a sequência das etapas para a confecção de uma fotogeologia e de uma restituição topográfica em curvas de nível:

A) Fotogeologia

1. FOTOS ÁEREAS
2. RECOBRIMENTOS
3. FAIXAS DE VÔO
4. FOTOINDICES
5. FOTOS ÁEREAS
6. ESTEREOSCOPIA
7. VISÃO TRIDIMENSIONAL
8. FOTOGEOLOGIA


B) Restituição topográfica em curvas de nível

1. FOTOS ÁEREAS
2. ESTEREOSCOPIA
3. RESTITUIÇÃO TOPOGRÁFICA EM CURVAS DE NÍVEL

As imagens de satélite são obtidas pelo registro em "varreduras eletrônicas" de pontos da superfície terrestre, perfeitamente situados em latitude-longitude, quando o satélite passa em órbitas próprias, geralmente submeridianas (mais ou menos Norte-Sul), de altura de centena(s) de quilômetros. Estas órbitas sucedem-se de forma a cobrir e registrar, em intervalos de alguns dias, toda a superfície do globo terrestre.

A visão estereoscópica não pode ser usada nas imagens de satélites (com exceção do sistema Frances Spot), mas, em compensação, o registro em imagens é feito em vários intervalos do espectro eletromagnético simultaneamente (são as bandas de imageamento do satélite). Além de bandas na faixa sensível ao olho humano são registradas também imagens de outras radiações como, por exemplo, radiações infra-vermalhas. Isto significa que são obtidas imagens da reflexão solar em comprimentos de onda que não veríamos se estivéssemos dentro do satélite.

Como os diversos objetos terrestres (construções, florestas, lagos, mares, rochas, solos, etc.) absorvem e refletem diferencialmente as radiações das bandas do satélite, teremos várias imagens das mesmas cenas terrestres, obtidas no mesmo momento mas em bandas diferentes. Isto facilita a interpretação de que tipo de objeto (rocha, vegetação, etc.) foi registrado na imagem.

Esta variação de absorção e reflexão dos objetos para diversos comprimentos de onda caracteriza o que se chama de ASSINATURA ESPECTRAL de cada tipo de objeto terrestre.

O registro das imagens é feito em sistema analógico convertido para digital (números); assim, cada ponto (pixel proveniente do inglês picture cell) é definido por uma posição X e Y e valores em Z de refletância da radiação solar nas diversas bandas eletromagnéticas do sistema de satélite. Estes valores são transformados em tons de cinza ou em cores dando uma imagem do terrenos naquele(s) comprimento de onda da(s) banda(s) selecionadas. Esta imagem pode ser vista e processada em computador como um sistema numérico (x, y, z) ou ser transformada em filme e revelada como fotomapa.

SEQUENCIA:

SATÉLITE → VARREDURA ELETRÔNICA PERIÓDICA → BANDAS ESPECTRAIS → IMAGENS SIMULTÂNEAS → ASSINATURAS ESPECTRAIS → INTERPRETAÇÃO DOS OBJETOS TERRESTRES EM IMAGENS DE BANDAS DIFERENTES OBTIDAS SIMULTANEAMENTE E/OU DAS MAIS VARIADAS ÉPOCAS E ESTAÇÕES DO ANO

O fato de se tomarem imagens de satélite periodicamente permite o monitoramento ou acompanhamento de processos evolutivos, como erosão, queimadas, etc., e sazonais como floração, secas, cheias, etc., o que não era possível com a tomada de um jogo de fotos aéreas somente devido aos altos custos de um projeto aerofotografico.

Através de uma análise cuidadosa e sistemática das imagens de satélite e de fotos aéreas, o geólogo realiza a interpretação com uma visão de conjunto dos elementos registrados na área de interesse comparando-os com padrões já estabelecidos em outras regiões.

O que se vê em uma imagem? - Vemos um jogo de cores (imagem colorida) ou de tons de cinza (imagem preto e branco) em manchas mais ou menos uniformes, com delimitações bruscas ou transacionais que correspondem, com aproximação, a realidade imageada. As variações de tons correspondem à reflexão da luz solar ou de outras radiações eletromagnéticas utilizadas pelos equipamentos de imageamento (máquinas fotográficas, sensores eletrônicos, etc.). Estas variações são fruto, essencialmente, da topografia (jogo de luz e sombra) e das características físico-químicas da superfície das áreas imageadas (absorção, reflexão solar diferenciadas para objetos físico-químicos diferentes).

A imagem de um objeto depende, intrinsecamente, de suas características:

a) TOPOGRAFICAS E FÍSICO/QUÍMICAS

O que é que o geólogo vê nas imagens da superfície terrestre e que servem para interpretação das mesmas ?

Resposta: CHAVES DA INTERPRETAÇÃO FOTOGEOLÓGICA: 1 – RELÊVO, 2 – DRENAGEM e 3 – TONALIDADE.

Há uma relação de causa e efeito entre as imagens terrestres, analisadas com estas chaves, e as rochas e estruturas geológicas da região pesquisada que podem ser correlacionadas a padrões dentro de condições climáticas análogas.

O relevo é identificado pelo jogo de sombras em áreas claras (iluminadas) e escuras (sombreadas) ou pela visão em três dimensões com pares estereoscópicos; ele permite se ter uma idéia do tipo de rocha e das estruturas destas rochas. O relevo alto implica em rocha resistente aos processos intempérico/erosivos (ex. quartzitos) e relevo baixo, o contrário (ex. ardósia, rochas feldspáticas, etc.).

Já a simetria ou assimetria de relevo, o lineamento de cristas ou de áreas baixas, permitem interpretar as estruturas das rochas: camadas que mergulham com ângulos desde fracos a medianamente fortes, em relevos assimétricos, tendem a apresentar vertentes mais íngremes do lado oposto ao do mergulho; a continuidade de cristas não alinhadas podem estar indicando uma camada dobrada; o alinhamento de cristas e vales podem indicar a existência de uma linha de falha.

A drenagem (rios, riachos nas fotos aéreas ou outras imagens permite inferir, também o tipo de rocha e estruturas geológicas em muitos casos. Assim, dentro do princípio de causa e efeito, as regiões com rochas (mais solos) impermeáveis como os folhelhos, ardósias, etc. apresentam drenagem densa com muitos riachos e córregos (águas pluviais escoam por inúmeros pequenos vales) e, pelo contrário, áreas com rochas (mais solos) permeáveis como os arenitos, calcários, etc., apresentam drenagem rala com poucos talvegues.

Vales retilíneos isolados podem retratar estruturas de fraturas e de falhas onde penetra água da chuva e altera e erode mais rapidamente as rochas formando o vale. Além disso, as rochas nas falhas são frequentemente moídas e, com isso, são mais intemperisáveis/erodíveis do que a rocha não fraturada.

O PADRÃO DE DRENAGEM depende de:

i. PERMEABILIDADE DO SOLO E ROCHAS que depende da
ii. NATUREZA DA ROCHA
iii. ESTRUTURAS DAS ROCHAS

TONALIDADE

- Os tons de cinza mais escuro em fotos pancromáticas (Pancromática = captam "todas" radiações de cores visíveis ao olho humano) correspondem a vegetação mais densa e/ou solos e/ou rochas de maior absorção da radiação solar.

A vegetação está relacionada com o tipo de solo. O solo autóctone (não transportado por cima de outros solos e do subsolo rochoso), com sua composição, umidade e cobertura de vegetação próprios relaciona-se com o tipo de rocha que o originou e que está abaixo em uma cadeia de relação de causa e efeito. Assim, a tonalidade, além de corresponder as variações devidas ao relevo pode fornecer subsídios muito valiosos na interpretação do tipo de rocha. As rochas de composição mais básica (Mg, Fe, Mn, etc.) tendem a apresentar tons mais escuros produto de vegetação mais densa e/ou mais absorção (componentes de Fe, Mn, principalmente) de seu solo + rocha, enquanto as mais silícicas ou ÁCIDAS (quartzitos, granitos, etc.) são mais claras nas fotos, em geral.

A vegetação primária vem sendo cada vez mais substituída por vegetação plantada o que pode distorcer o padrão fotogeológico. Por exemplo, capim, que é claro na foto aérea tem sido frequentemente, plantado para criação de gado em regiões desmatadas (a mata era escura na foto antes do desmatamento).

A dispersão ou concentração dos raios refletidos, devido a rugosidade e inclinação do relevo, propicia um jogo de luz e sombra (tons mais escuros e mais claros) devido à variação topográfica. Os vários tipos de rochas apresentam topografia geral ou detalhada que pode lhe ser característica e, assim, o padrão de tonalidade (jogo de luz e sombra) dado pela rugosidade do terreno pode indicar o tipo de rocha provável deste padrão.

TONALIDADE DA IMAGEM depende de:
ABSORÇÃO/REFLEXÃO SOLAR que depende dos
seguintes fatores interrelacionados, entre outros:

1) DENSIDADE DA VEGETAÇÃO
--- TIPO DE SOLO + UMIDADE DO SOLO
2) COMPOSIÇÃO DO SOLO E DA ROCHA
3) PROPRIEDADES FISICAS DO SOLO E DA ROCHA
4) CLIMA
5) TOPOGRAFIA (JOGO DE LUZ E SOMBRA)

FOTOGEOLOGIA

Com base nos padrões fotogeológicos e na foto-análise sistemática da área, o geólogo interpreta os tipos de rocha e suas estruturas. Deve ser lembrado que é muito comum, especialmente no Centro-Oeste, uma fina capa de laterita (formada durante etapa de erosão culminada em aplainamento regional) sobre as rochas mais antigas dissimulando a geologia subjacente.

Aliando todos os elementos da fotointerpretação, traçam-se em transparências sobrepostas às imagens: prováveis contatos geológicos, falhas, fraturas, diques, mergulhos de camadas, etc.

A fotogeologia traçada nas transparências (overlays) junto com elementos topográficos de amarração (drenagem, estradas, etc.) é passada para um mapa fotogeológico cuja escala é a do mapa geológico final ou, de preferência, o dobro da escala final. Estas interpretações são verificadas nas etapas de campo sendo recomendável já ir fazendo as correções no campo devido: a sua praticidade; 2 - não serão esquecidas as informações que geraram estas correções; 3 - o traçado final do mapa geológico resultará em questões que deverão ser resolvidas já no campo.