Discriminação espectral de variações faciológicas de carbonatos por meio de espectrorradiometria e imagens aster na região da Serra do Ramalho -BA

Abstract

Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento espectral de rochas carbonáticas por meio de espectrorradiometria de reflectância e processamento digital de imagens do sensor ASTER, utilizando a região do infravermelho de ondas curtas (SWIR), a fim de discriminar variações faciológicas entre os carbonatos da Formação Sete Lagoas do Grupo Bambuí. Foram pesquisadas duas áreas que se localizam na borda leste da serra do Ramalho, no estado da Bahia, e apresentam extensos afloramentos de rochas carbonáticas desprovidos de cobertura vegetal. Na região do intervalo de comprimento de ondas entre 1,7 - 2,5 μm as rochas carbonáticas exibem suas principais feições de absorção do modo vibracional da molécula de CO3-2. Com base nas observações de campo, descrição de lâminas petrográficas e análises químicas foram identificadas seis tipos de rochas carbonáticas: calcilutitos, calcarenitos, calcários oolíticos, calcários argilosos, dolomitos e brechas dolomíticas. Espectros de reflectância de 55 amostras desses litotipos foram obtidos em laboratório utilizando-se o espectrorradiômetro PIMA (Portable Infrared Mineral Analyser), que opera na região do infravermelho de ondas curtas de 1,3 a 2,5 μm, com resolução espectral de 2 nm. Pela análise espectral observa-se que a posição da principal da feição de absorção do íon CO3-2 nos calcilutitos, calcarenitos e calcários argilosos é bastante próxima e tem sua feição centrada em média em 2,335 μm, enquanto nos calcários oolíticos está centrada em 2,332 μm. As principais diferenças entre as feições dos calcários são marcadas pelo aumento da profundidade das feições de absorção, com o aumento da granulometria, a presença de argilominerais ou a diminuição com a presença de matéria orgânica. As brechas dolomíticas e dolomitos são espectralmente similares e apresentam sua feição principal média centrada em 2,321 μm. A presença de matéria orgânica mesmo em quantidades inferiores a 0,1% mostraram uma redução da profundidade da feição de absorção ou mesmo seu mascaramento para todos os litotipos estudados. Para avaliar a discriminação das rochas carbonáticas a partir das imagens do sensor ASTER foram construídas bibliotecas espectrais para cada litotipo, que foram reamostradas para as bandas do sensor ASTER e utilizadas como endmembers no método de classificação espectral Spectral Angle Mapper - SAM. Endmembers derivados de pixels da própria imagem, dos espectros das amostras de campo e da biblioteca espectral do USGS foram utilizados na classificação SAM. Os resultados da classificação espectral SAM permitiram discriminar e identificar rochas calcíticas e dolomíticas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This research aimed to study the spectral behavior of carbonate rocks by spectroradiometry reflectance and digital processing of ASTER images using the region of the shortwave infrared (SWIR) in order to discriminate carbonate facies variations in the Sete Lagoas Formation of Group Bambuí. Two areas of study were selected and they are located on the east of the serra do Ramalho, state of Bahia, who present with extensive outcrops of carbonate rocks devoid of vegetation. In the region of wavelengths range between 1.7 to 2.5 μm the carbonate rocks exhibit their main absorption features of the vibrational mode of ion absorption CO3-2. Based on field observations, petrographic and chemical analysis were identified six types of carbonate rocks: lime mudstone, calcarenites, oolitic limestone, argillaceous limestone, dolomite and dolomite breccia. Reflectance spectra of 55 samples of rocks were obtained in the laboratory using the spectroradiometer PIMA (Portable Infrared Mineral Analyser), which operates in the infrared shortwave from 1.3 to 2.5 micrometres with a resolution of 2 nm. Based on spectral analysis it is observed that the absorption’s main position of the ion CO3-2 in lime mudstone, argillaceous limestone and calcarenites are quite similar and has its peak centered on average in 2.335 micrometres while the oolitic limestones are centered 2.332 micrometers. The main differences between the limestones are marked by increased of deph absorption features with the particle size and the presence of clay minerals, and the decreasing of deph absorption features with the presence of organic matter. Dolomites and dolomitic breccias are spectrally similar and present their main feature centered on average 2.321 micrometers. The presence of organic matter even in amounts less than 0.1% showed a reduction in the depth of absorption feature or in the overall reflectance for all rocks studied. To evaluate the discrimination of carbonate rocks from the ASTER’s images spectral libraries were constructed for each lithotype, whose resolution were resampled to ASTER and used as endmembers to spectral classification using the Spectral Angle Mapper - SAM. The endmembers used in the SAM classification were derived from image’s pixel, the spectra of field samples and the USGS spectral. The results of spectral classification SAM allowed to discriminate and identify calcite and dolomite rocks.