Well Logging Applied to Ferruginous Karst Terrains investigation, Carajás - PA, Brazil

Abstract

ABSTRACT.

Karst terrains and landforms (caves) are common features near N4EN iron mine, Carajás, Pará State, Brazil. These domains are associated to a combination of weathering plus dissolution processes in rocks. So, both processes lead to the development of a weathering profile. In N4EN mine, the dissolved rocks have ferruginous composition and may be associated to iron ore. Therefore, the weathering profile is composed by lateritic horizons. In Brazilian constitution, mining sites can"™t operate nearby caves before performing a preliminary technical-scientific investigation. Because of this scenario, a pilot project was designed with the purpose to apply geological-geotechnical and geophysical (electroresistivity, ground penetrating radar and well logging) methods in karst investigation. This pilot methodology was first applied to N4E-0026 cave, in N4EN mine, and its surroundings. This article is focused on interpretation of the well logging results and aims to: (1) analyse petrophysical properties (density and natural radioactivity) of rocks nearby N4EN-0026 cave; and (2) identify and explain trends for rock"™s petrophysical properties. Therefore, within logging data it was feasible to calculate the average density of rocks, identify elements associated to density variation and prove the effectiveness of well logging providing quantitative information.

Keywords: applied geophysics, geophysical well logging, speleological geophysics, near surface geophysics.

RESUMO.

Relevos e estruturas cársticas (cavidades) são estruturas comuns na mina de ferro N4EN, Carajás, Pará, Brasil. Tais regiões estão relacionadas a uma interação entre processos de alteração intempérica e dissolução. Na mina N4EN, as rochas alteradas têm composição ferruginosa e podem estar associadas ao minério de ferro. Desse modo, esta combinação resulta no desenvolvimento de um perfil de alteração, de composição laterítica. De acordo com a constituição brasileira, empreendimentos mineiros não podem atuar próximo de cavidades até que seja feita uma investigação técnico-científica. Portanto, foi proposto um projeto piloto destinado a pesquisa de terrenos cársticos através de uma abordagem geológica, geotécnica e geofísica (eletrorresistividade, radar de penetração e perfilagem geofísica). O primeiro alvo desta metodologia pioneira foi a cavidade N4EN-0026, na mina N4EN, e sua área de influência. Este artigo versa sobre a interpretação dos dados de perfilagem geofísica e tem por objetivo: (1) analisar propriedades petrofísicas (densidade e radioatividade natural) de rochas próximas da cavidade N4EN-0026; e (2) identificar e explicar o comportamento das propriedades petrofísicas. Através dos resultados de perfilagem geofísica pôde-se: calcular a densidade média das rochas, identificar causas para variações de densidade e atestar a aplicabilidade da perfilagem geofísica para obtenção de dados quantitativos.

Palavras-chave: geofísica aplicada, perfilagem geofísica, geofísica espeleológica, geofísica rasa.