GEOPHYSICS APPLIED TO THE MAPPING OF NATURAL CAVES HOSTED IN IRON ORE IN CARAJÁS (PA), BRAZIL

Abstract

ABSTRACT. The Brazilian environmental licensing for mining activities requires technical-scientific studies to demonstrate that natural caves will be protected from the impact of the mining operations. This study presents the results of near-surface geophysical methods applied to geostructural mapping of the rock mass in which the caves are hosted. The ferruginous karstic terrains are challenging to the geophysical interpretation due to the caves"™ modest dimensions and the large variations in the host rock physical properties. Electrical Resistivity and GPR (Ground Penetrating Radar) geophysical surveys, were performed overlaying a natural cave located in the surroundings of the N4EN iron mine, in the Carajás Province, northern Brazil. The resistivity data were useful to discriminate different lithotypes as well as the presence of humidity in the rock mass, while the GPR data revealed a detailed degree of fracturing of the rock mass. The presence of humidity and the highly fractured zones may constitute zones of greater fragility of the cave walls and ceiling.

Keywords: speleology, GPR, electrical resistivity, near-surface geophysics.

RESUMO. O licenciamento ambiental brasileiro para atividades de mineração requer que estudos técnico-científicos demonstrem que as cavernas serão protegidas do impacto das operações de mineração. Este artigo apresenta os resultados de métodos geofísicos rasos aplicados ao mapeamento geoestrutural do maciço rochoso em que as cavernas estão hospedadas. Os terrenos cársticos ferruginosos são desafiadores para a interpretação geofísica, devido às modestas dimensões das cavernas e às grandes variações nas propriedades físicas da rocha hospedeira. Levantamentos geofísicos de Resistividade Elétrica e GPR (Radar de Penetração no Solo) foram realizados sobre a uma caverna localizada no entorno da mina de ferro N4EN, na Província de Carajás, região Norte do Brasil. Os dados de resistividade foram úteis para discriminar diferentes litotipos, bem como a presença de umidade na massa rochosa, enquanto os dados de GPR revelaram em grau detalhado o fraturamento da massa rochosa. A presença de umidade e as zonas altamente fraturadas podem constituir zonas de maior fragilidade das paredes e teto da caverna.

Palavras-chave: espeleologia, GPR, resistividade elétrica, geofísica rasa.