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HIDROCARBONETO GASOSO NA BACIA DO SÃO FRANCISCO - MG PROPOSTA DE ESTUDO COM DADOS DE SENSORIAMENTO REMOTO

 

Wilson José de Oliveira(1), Álvaro Penteado Crósta(2)

1. Introdução

A Bacia do São Francisco, localizada entre dois grandes centros consumidores (Brasília e Belo Horizonte), tem merecido especial atenção por parte dos técnicos da Petrobrás na última década. A inexistência de dúvidas sobre a origem orgânica do petróleo e ainda a crescente constatação da presença de fósseis pré-cambrianos associados a extratos sedimentares cujos teores de carbono orgânico são em muitos casos compatíveis aos de seções geradoras clássicas (Murray et al., 1980; Jackson et al., 1988), contribuiram para a elaboração de uma estratégia exploratória para a bacia em questão. Embora os sedimentos vendianos constituam ainda fronteiras exploratórias pouco investigadas em nível nacional e internacional, já existem bacias com produção de óleo e gás nos campos de Markovo, na Bacia de Tunguska (Sibéria), bem como produção subcomercial no Oman, Paquistão, Austrália, China e Estados Unidos. Neste sentido, além dos trabalhos rotineiros de exploração que vêm sendo desenvolvidos, o uso do sensoriamento remoto configura-se como uma importante ferramenta no direcionamento dos esforços dispendidos na pesquisa da Bacia do São Francisco, tendo em vista a sua vasta extensão areal e condições fisiográficas propícias para o emprego de imagens de satélite (Braun, 1982).

2. Localização da área de estudo

A área de estudo localiza-se na porção noroeste do Estado de Minas Gerais, compreendendo a região da confluência dos rios São Francisco e Paracatu, nas imediações do lugarejo denominado Cachoeira do Manteiga - município de Buritizeiro - MG. A área, delimitada pelas coordenadas 16g30' - 16g50' de latitude sul e pelas coordenadas 45g00' - 45g20' de longitude oeste, também é conhecida como região do Remanso do Fogo, por apresentar inúmeras emanações naturais de gás.

3. O uso de sensoriamento remoto na detecção de hidrocarboneto em superfície

Com base na proposta de estudo utilizando dados de sensoriamento remoto, a seguinte pergunta deve ser formulada: Que tipo de alterações superficiais, passíveis de serem identificadas através dos recursos de sensoriamento remoto, poderiam ser produzidas pela exsudação de hidrocarboneto na área de pesquisa?

Uma emanação de hidrocarboneto só poderia ser detectada se causasse algum tipo de alteração fisiográfica na superfície do terreno (solo e/ou vegetação).

Em solo exposto, uma quantidade suficiente de óleo poderia causar mudanças na sua resposta espectral (mudança na coloração natural). No caso de escape natural de gases, sua ocorrência em superfície poderia ser detectada através da constatação no local (caso da exsudação do Remanso do Fogo - MG), borbulhamento em áreas emersas ou através de alterações na cobertura vegetal. Mudanças na coloração do solo, devido às alterações causadas na sua composição química, constituem também evidências passíveis de serem detectadas.

Outro fator importante a ser abordado refere-se à maneira pela qual os hidrocarbonetos chegam à superfície. Conforme relatado in Resende et al. (1980), admite-se que acumulações significativas de gás e/ou óleo podem produzir emanações de hidrocarbonetos em direção à superfície por meio de falhas, fraturas, planos de acamamento ou por efusão (diferencial de pressão) e difusão (diferencial de concentração), as quais, segundo foi demonstrado, podem ser efetivas e significativas ao longo do tempo. As dimensões das feições originadas pela ocorrência de hidrocarbonetos (HC) no terreno é um fator importante a ser considerado, tendo em vista que a resolução do sensor a ser utilizado neste trabalho (Landsat-TM) é de 30 metros, e feições superficiais menores, com certeza, não serão identificadas.

Na área enfocada, constata-se uma grande variedade de características da superfície do terreno, fazendo com que ocorra inúmeras classes espectrais com níveis de reflectância distintos. Caberá aos autores rastrear e avaliar, com base em suposições e constatações, se determinada característica na imagem de satélite, associada a informações geológicas de superfície, pode ou não estar relacionada com as possíveis mudanças causadas pela presença de HC. Na literatura pesquisada, as alterações fisiográficas produzidas pela exsudação de gás e/ou óleo são discutidas em vários trabalhos.

Morse & Alewine (1983) relataram uma resposta espectral anômala coincidente com uma anomalia radiométrica no Campo de
Patrick Draw, Wyoming (EUA). A anomalia espectral identificada atráves do Landsat-MSS foi atribuída a mudanças geoquímicas do solo, causadas pelo escape de HC. Morgan et al. (1982) obtiveram resultados similares nas proximidades de falhas com sinais de movimentação, cujo planos são tidos como caminhos potenciais para o escape de HC, na costa do Texas (EUA). Técnicos da Earth Satellite Corporation (1983) detectaram áreas esbranquiçadas dentro de uma unidade arenosa de coloração
avermelhada sobre uma estrutura anticlinal em Utah-EUA, usando o Thematic Mapper Simulator (TMS). Estas áreas esbranquiçadas estavam concentradas nas áreas produtoras de HC e presumiu-se ocorrerem devido ao aumento da solubilidade e mobilidade do óxido de ferro, causado pelo efeito redutor da presença de HC gasoso.

Patton & Manwaring (1984), no Estado de Kansas-EUA, delinearam anomalias tonais em imagens Landsat-MSS e constataram
que elas coincidem com microexsudações detectadas em superfície. Estas anomalias ocorrem ao longo de fotoalinhamentos coincidentes com a falha Syracuse e fraturas associadas. Os autores relataram que a exsudação de HC poderia estar causando variações sutis no caráter multiespectral do solo e da vegetação.

Donovan (1974), em estudos realizados no Campo de Cement, e posteriormente, Sabins (1987), em estudos no Campo de Cement e Velma-Oklahoma-EUA, abordaram a alteração de rochas devido à presença de HC em superfície. Nestes locais, os arenitos, tipicamente vermelhos, que afloram na região, têm sua cor mudada para cinza e castanho sobre os campos. A mudança de coloração, neste caso, também é atribuída à redução química do ambiente, transformando os óxidos de ferro vermelhos (hematita e limonita) em compostos de ferro de cores acinzentadas (magnetita e outros). No entanto, estas alterações não foram observadas em imagens de sensoriamento remoto.

Malhorta et al. (1989) observaram anomalia mineralógica associada com exsudação de HC na Bacia de Bighorn-Wyoming (EUA). Neste caso, foi constatada, através de imagens Landsat-TM e dados de espectrometria de campo, uma anomalia espectral originada provavelmente pela lixiviação de caolinita e óxidos férricos (hematita e goethita). No entanto, a detecção de tais anomalias só foi possível em áreas onde a vegetação era esparsa. A caolinita (argilo-mineral), os óxidos e hidróxidos de férricos e os carbonatos, apresentam feições espectrais bastante características e, portanto, com condições de serem identificados por sensores como Landsat-TM.

Carter & Koger (1988) utilizaram imagens Landsat-MSS e Landsat-TM para identificar áreas geoquímicamente alteradas em razão da presença de microexsudações de HC, nos municípios de Runnels e Coleman, Texas (EUA). Partindo de feições estruturais de superfície, interpretadas nas imagens em escala regional, foi observada a presença de anomalias tonais associadas a alterações geoquímicas em rochas, solos e vegetação. Neste caso, foi observado, em uma das áreas estudadas, uma forte associação com anomalias magnéticas causadas pela presença de magnetita em superfície. Tal mineral, segundo os autores, teria sido formado em conseqüência da existência de um ambiente redutor, comum em locais de microexsudações de HC ("microseepage"), a partir da redução de óxidos férricos hidratados (limonita) e da hematita. Reid et al. (1988) relataram resultados de um estudo usando imagens multiespectrais geradas por um sensor aeroportado (Moniteq/FLI) no Campo de Stoney Point - Bacia de Michigan (EUA), com a finalidade de detectar anomalias geobotânicas relacionadas a emanações de metano, etano, propano e butano. Neste caso, a presença de estresse na vegetação foi verificada a mudanças no comportamento espectral da vegetação.

Lang et al. (1985a), trabalhando no campo de Patrick Draw-SW Wyoming (EUA), localizaram uma anomalia na vegetação natural ("sagebrush") na margem oeste do campo de produção. A vegetação nesta localidade encontrava-se atrofiada, pouco desenvolvida e com folhas pequenas, produzindo uma anomalia tonal em imagens do Landsat-MSS e Landsat-TM, possivelmente devido à presença de concentrações anormais de gás no solo. Em estudo realizado no Campo de Lost River-West Virginia - EUA (área florestada dos Apalaches), Rock (1984); Lang et al. (1985b) notaram, através de imagens do TMS (sensor aeroportado), presença anomala de árvores tipo "maple" em áreas normalmente ocupadas por carvalhos e "hichory". Levantamentos do conteúdo de gás no solo indicaram presença anormal de metano, etano, propano e butano coincidentes com as anomalias de "maple", fato que poderia ter inibido o crescimento dos outros tipos de árvores. Embora o "maple" encontre, em regiões de emanações de gás, condições favoráveis para o seu desenvolvimento, a presença de HC gasoso causa o estressamento ou mesmo a morte da maioria dos vegetais.

Davis (1977) pesquisou as alterações que ocorrem nestes tipos de solo e constatou que, após um período de escape de gases, a concentração de oxigênio no solo torna-se extremamente baixa (oxidação do metano causada pela presença de bactérias que se alimentam deste gás), levando à debilidade e posterior morte da vegetação.

Simpson et al. (1989, 1991) mostraram o resultado de suas pesquisas sobre o Campo de Gás de Palm Valley - Austrália Central. Através do TMS, detectaram uma anomalia cromática de 6 km/1,5 km sobre os arenitos do campo de gás. Os autores relataram que a anomalia, mostrando níveis de reflectância diferenciada, pode ter sido causada por alterações superficiais, resultado de um longo processo de exsudação de HC gasoso. Esta anomalia teria sido o resultado-conjunto da coloração diferenciada detectada nas rochas alteradas, da anomalia geobotânica existente no local e também da precipitação de carbonatos secundários (calcrete) dentro das fraturas da rocha, devido à mudança de pH do solo. Dados do sensor MSS foram utilizados sobre o Campo de Palm Valley, mas não detectaram tais anomalias. No Brasil, ainda não existe nenhum trabalho conclusivo sobre as alterações causadas pela presença de HC em superfície.

Cunha (1981) realizou um trabalho na região do rio Juruá (Bacia do Solimões) onde tentou mostrar possíveis relações entre "anomalias cromáticas da vegetação", detectadas através de imagens Landsat- MSS, com a presença de gás em superfície. No entanto, em áreas da floresta equatorial Amazônica, onde o fator umidade (disponibilidade de água) predomina de maneira indiscutível, tal relação ainda carece de estudos mais aprofundados e conclusivos.

4. Objetivos do estudo

O estudo terá por objetivo desenvolver uma metodologia para a integração de informações geológicas, visando à pesquisa de hidrocarboneto através do processamento digital de imagens de sensoriamento remoto, utilização de sistemas de informações geo- referenciadas, simulações em laboratório e levantamento de curvas de comportamento espectral de solo e vegetação, compreendendo as seguintes atividades:

a) Emprego de sistemas de informações geo-referenciadas (SIG) na integração de dados de sensoriamento remoto com dados geológicos de subsuperfície, dados estruturais de campo e dados geofísicos (aeromagnetometria, gravimetria, geoquímica e sísmica de reflexão).

b) Aplicação de técnicas de processamento digital de imagens (PDI) direcionada para a discriminação e realce de feições superficiais de interesse. Estas técnicas também possibilitarão uma integração de dados multidisciplinares através da seleção e
controle dos atributos das imagens.

c) Reconhecimento e mapeamento geológico de superfície com suporte na utilização de imagens de satélite na forma de produtos digitais e fotográficos e fotografias aéreas.

d) Levantamento de informações estruturais de superfície baseado nos produtos orbitais e nos trabalhos de campo. Estes dados contribuirão para a realização de uma análise estrutural que possibilite inferências estruturais de subsuperfície que possam estar condicionando as emanações naturais de hidrocarbonetos.

e) Levantamento das ocorrências de hidrocarbonetos em superfície, tentando relacioná-las com as alterações geoquímicas causadas pela presença de hidrocarbonetos no solo. Trabalhos preliminares efetuados recentemente na região do Remanso do Fogo parecem mostrar, de maneira bastante clara, a íntima associação de anomalias geoquímicas de hidrocarbonetos em superfície com alterações cromáticas do solo e estresse da cobertura vegetal.

f) Levantamento de curvas de comportamento espectral de solo e vegetação. Nesta etapa, além dos dados coletados em laboratório, deverão ser levantadas curvas de comportamento espectral através de um sensor aerotransportado (Sistema de Aquisição de Dados - SADA/INPE) sobre as áreas de interesse.

O projeto de pesquisa pretenderá verificar se ocorre um controle geológico-estrutural favorável à acumulação de hidrocarbonetos, além de tentar estabelecer parâmetros espectrais de identificação para as ocorrências de hidrocarbonetos em
superfície.

5. Resultados preliminares

No mês de outubro de 1993, com base em suposições levantadas pelos autores, realizou-se uma rápida viagem à região do Remanso do Fogo, que teve por objetivo verificar a possível ocorrência de anomalias cromáticas de solo que pudessem estar sendo causadas pela presença de hidrocarbonetos.

A integração de produtos digitais de imagem de satélite (Landsat-TM), associado a informações de mapas de anomalias de hidrocarbonetos gasosos (Babinski & Santos, 1990), obtidos através de levantamento geoquímico de superfície, mostram, dentro de uma área de reflorestamento de eucaliptos, a existência de associações de espécimes pouco desenvolvidos e com nítidos sinais de deficiência nutricional. Nestes locais de anomalias geoquímicas, além da alta concentração de HC gasosos, os solos arenosos apresentam-se com uma coloração acinzentada, diferente da coloração castanho- avermelhada das áreas circunvizinhas. A diferença de coloração parece estar relacionada com a solubilização e posterior mobilização de óxidos e hidróxidos férricos existentes no solo devido à presença de HC.

Técnicas de processamento digital de imagens foram utilizadas na tentativa de realçar e identificar áreas de anomalias cromáticas de solo e vegetação que possam estar relacionadas com a presença de HC gasosos em superfície e na extração de informações estruturais do terreno. Embora a influência da dinâmica do lençol freático e da altitude do relevo possam, em algumas destas áreas, estar condicionando tais alterações, observações de campo reforçam a hipótese da íntima relação destes fatos com as anomalias de HC gasosos.

Direcionado pelas curvas de teores relativos de HC e pelas feições da cobertura vegetal verificadas nos dados de satélite, foram coletadas nove amostras de solo. Com a intenção de caracterizá-las espectralmente, foram obtidas as curvas de assinatura espectral das amostras superfíciais de solo, cujas medições radiométricas foram realizadas no espectrorradiômetro LICOR-LI-1800 do Centro de Pesquisas em Agricultura - CEPAGRI - UNICAMP. Embora as curvas de assinatura espectral tenham sido coletadas apenas no intervalo de 400 a 1100 micrometros (faixa do visível e parte do infravermelho próximo), é nítida a diferença das amostras representativas de áreas com anomalias de HC das outras amostras. Estas amostras apresentam índices relativos de reflectância mais elevados, associados à ausência de bandas de absorção significativas na porção visível do espectro, possivelmente causada pela ausência de óxidos/hidróxidos de ferro, fato que configura uma coloração acinzentada para estas amostras em detrimento de colorações mais avermelhadas para as restantes.

Ainda que o fator resolução espacial (30 metros) e resolução espectral (sete bandas) do sensor utilizado na pesquisa seja um fator limitante a ser considerado, acredita-se que o emprego de técnicas de processamento digital de imagens, como realces de contraste e operações aritméticas, ambas aplicadas de forma direcionada, possam trazer resultados interessantes na delimitação de áreas espectralmente anômalas. Outro fator positivo a ser considerado refere-se às condições climáticas da área, que na época do período seco são muito favoráveis para a caracterização espectral de solos, devido ao grande desfolheamento da cobertura vegetal.

Com base nestes resultados preliminares obtidos na região do Remanso do Fogo, surgiu a idéia de realizar um experimento em laboratório onde será injetado gás natural de petróleo em recipientes (vasos) contendo solo e vegetação. A experiência terá o objetivo de qualificar e quantificar, tanto química, como radiometricamente, as possíveis alterações que venham a ocorrer nestes recipientes. Esta simulação deverá ajudar na identificação, através do estudo de imagens de satélite, das anomalias cromáticas causadas pela presença de HC em superfície.

6. Referências bibliográficas

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(1)PETROBRÁS/UNICAMP-IG-DMG
(2)UNICAMP-IG-DMG

 

 

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