Muografia Aplicada ao Reconhecimento Geofísico - Caso de Estudo na Mina do Lousal

Abstract

A muografia, ou tomografia muónica quando usada para obter imagens tridimensionais, é uma técnica não-invasiva baseada na interpretação de imagens que são obtidas a partir da deteção de muões atmosféricos. Estas partículas são capazes de penetrar a subsuperfície terrestre, funcionando assim como um meio natural de sondagem da matéria que atravessam. Este trabalho apresenta a primeira aplicação da muografia em Portugal, no âmbito do projeto LouMu, uma colaboração entre o LIP, a Universidade de Évora, o CCV do Lousal e o LNEG. O estudo decorreu na Galeria Waldemar da Mina do Lousal, noroeste da Faixa Piritosa Ibérica, com o objetivo de testar o desempenho dos detetores RPC de muões e das ferramentas de análise. O alvo da sondagem foi a Falha de Corona, uma estrutura geológica regional, com orientação subvertical, que gera um contraste de densidades no meio rochoso acima do paiol onde o telescópio de muões foi instalado, no interior da galeria. Para validar os dados obtidos, foi realizado um levantamento geofísico complementar da área envolvente, usando técnicas como GPS, fotogrametria, LIDAR terrestre, análise de amostras rochosas, GPR, sísmica de refração e tomografia sísmica. O trabalho no âmbito do projeto contemplou várias vertentes: construção, montagem e calibração dos detetores; instalação do telescópio e recolha de dados; simulações e desenvolvimento de ferramentas de análise; reconhecimento geofísico e geológico e ações de divulgação. Os resultados demonstraram o potencial da muografia como técnica complementar à geofísica convencional, tendo-se identificando com sucesso a zona da falha nos mapas de densidade obtidos e criado um modelo interpretativo geológico do subsolo com o sistema de falhas local. A divulgação científica realizada reforçou o conhecimento sobre a muografia e o seu valor em aplicações geológicas. O trabalho desenvolvido abre caminho à consolidação desta tecnologia em Portugal e ao seu uso futuro noutros contextos de prospeção geofísica; Muography applied to geophysical surveys - study case at Lousal Mine - Abstract: Muography, or muon tomography when used to obtain three-dimensional images, is a non-invasive imaging technique based on the detection of atmospheric muons. These particles are capable of penetrating the Earth's subsurface, thus acting as a natural probe of the matter they traverse. This work presents the first application of muography in Portugal, within the LouMu project, a collaboration between LIP, the University of Évora, the Lousal Ciência Viva Centre, and LNEG. The study was conducted in the Waldemar Gallery of the Lousal Mine, located in the northwest part of the Iberian Pyrite Belt, with the aim of testing the performance of RPC muon detectors and the analysis tools. The target of the survey was the Corona Fault, a regional geological structure with subvertical orientation, which creates a density contrast in the rock mass above the storeroom where the muon telescope was installed, inside the gallery. To validate the data obtained, a complementary geophysical survey of the surrounding area was carried out using techniques such as GPS, photogrammetry, terrestrial LIDAR, rock sample analysis, GPR, seismic refraction and seismic tomography. The work within the scope of the project comprised several components: construction, assembly, and calibration of the detectors; installation of the telescope and data acquisition; simulation work and development of analysis tools; geophysical and geological surveying; and dissemination activities. The results demonstrated the potential of muography as a technique complementary to conventional geophysics, where the fault zone was successfully identified in the obtained density maps and a geological interpretative reference model of the subsurface was created showing the local fault system. The scientific outreach conducted helped to strengthen awareness of muography and its value in geological applications. The work developed paves the way for the consolidation of this technology in Portugal and its future use in other geophysical prospecting contexts.