Métodos Indiretos Curso+de+magnetometrio

Prévia do material em texto

M A G N E T O M E T R I A
A TERRA FUNCIONA COMO UM GRANDE IMÃ
• Hipótese mais aceita: correntes elétricas originadas no núcleo 
da Terra produzem o magnetismo
• Anomalias magnéticas: produzidas por corpos ou estruturas na 
crosta terrestre, que são objeto de medição pela magnetometria
• Equipamentos: magnetômetros, medem a intensidade do campo 
magnético em locais de interesse
O magnetismo terrestre deve ser separado em duas partes:
1. campo magnético principal: produzido no núcleo;
2. campo magnético anômalo: produzido na crosta.
NATUREZA DO MAGNETISMO
A força ( f ) atuando entre dois pólos P1 e P2, separados por uma distância r é expressa, 
segundo a Lei de Coulomb:
f P P
r
= 1 1 22µ
onde: µ é a permeabilidade magnética do meio
CAMPO MAGNÉTICO ( H )
Definido como a força que experimenta um pólo magnético ( P1 )devido à presença no espaço 
de outro pólo magnético considerado:
H f
P
P
r
= =
1
2
2
1
µ onde: P1 é um pólo magnético fictício no espaço onde o sensor está localizado
Campo magnético entre dois dipolos
Representação vetorial do campo magnético gerado por um dipolo.
A direção dos vetores é aquela do campo e a intensidade é representada pelo comprimento.
Representação do campo magnético entre dois dipolos por linhas de força.
A direção do campo em qualquer ponto é indicado pela direção das linhas e a intensidade é
representada pelo espaçamento entre as linhas.
INDUÇÃO MAGNÉTICA
Quando um material é submetido ao efeito do campo H, ele adquire uma intensidade de magnetização 
ou imantação M, proporcional ao campo:
M H= κ. onde: K é a susceptibilidade magnética do material
• A susceptibilidade magnética é um dos parâmetros fundamentais no Método Magnético. Para um 
mesmo valor do campo, os materiais com maior susceptibilidade estão aptos a a se magnetizarem 
mais fortemente. Em alguns materiais ela pode ser positiva e em outros negativa refletindo o sentido 
da intensidade de magnetização, em relação ao campo.
• A magnetização de um material por um campo externo, se faz através do alinhamento dos 
momentos dos dipolos internos provocando o aparecimento de um campo adicional que somado ao 
campo externo H gera um campo conhecido por indução magnética. O “campo indução magnética”
B é relacionado ao campo externo H da seguinte forma:
B = µ .H
Representação do fenomeno da indução magnética
UNIDADES DE B
No Sistema Internacional ⇒ Tesla ( T )
No Sistema C.G.S. ⇒ Gaus ( G )
1 G = 10-4 T
Para propósitos geofísicos usa –se o gamma ( γ )
1 γ = 10-5 G
1 γ = 10-9 T
CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA
· O campo magnético da Terra pode ser aproximado pelo campo 
produzido por um momento de dipolo localizado no seu centro. Este 
momento aponta para o pólo sul geográfico e se localiza sobre um eixo 
que forma um ângulo de 11.5o com o eixo de rotação da Terra.
· O eixo do dipolo terrestre intercepta a superfície da Terra nas 
coordenadas aproximadas de 78.5oN - 69oW e 78.5oS - 111oE, 
determinando o que se chama de pólos geomagnéticos.
· Os pólos magnéticos verdadeiros, definidos nas posições 
onde uma agulha magnetizada inclina-se com ângulo de 90o com a 
superfície da Terra, localiza-se nas coordenadas: 75oN - 101oW (NE do 
Canadá) e 67oS - 143oE (Antártida), o que indica que não são 
diametralmente opostos. 
O campo magnético terrestre, num determinado ponto de observação, pode 
ser representado na forma de um vetor, a partir da combinação de 7 
quantidades, denominadas de elementos geomagnéticos:
- declinação magnética ( m );
- inclinação ( i );
- intensidade total do campo ( F );
- componente vertical ( Z )
- componente horizontal ( H ); 
- componente de intensidade ( X );
- componente de intensidade ( Y ).
Combinando-se estes 7 elementos obtem-se:
F2 = H2 + Z2 = X2 + Y2 +Z2
F = H/cos i = Z/sen i
Elementos geomagnéticos
Mapa de intensidade do campo total (milhares de nT).
Campo magnético principal da Terra (em contornos inteiros) e variação secular anual (em 
contornos interrompidos) (em gammas)
Inclinação do campo magnético da Terra (em graus)
Mapa de declinação magnética.
ORIGEM DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE
• A teoria mais moderna para explicar a parte principal do campo baseia-se no 
funcionamento de um dínamo. O campo seria produzido por correntes elétricas que circulam 
no núcleo líquido da Terra, o qual acredita-se ser constituído principalmente por ferro. As 
correntes elétricas são mantidas pelo movimento de partículas no núcleo líquido, explicando 
tanto a variação secular com inversões de polaridade do campo.
•·Os valores normais do campo recebem adição, localmente das concentrações de minerais 
magnéticos que ocorrem nos primeiros 5 km da crosta as quais constituem-se nas anomalias 
do campo magnético objeto de prospecção pelo Método Magnetométrico.
•·A esses dois efeitos superpõem-se campos produzidos por fontes externas à Terra, cuja 
característica básica é a rápida variação com o tempo. A causa desses campos são as 
correntes elétricas que fluem na ionosfera[1] ; (colocadas em movimento pela “tidal force”) e 
resultantes da interação entre o campo magnético principal com a ionosfera a magnosfera[2]
e o vento solar
[1] Camada gasosa parcialmente ionizada situada entre 60 e 1000 km acima da superfície da Terra.
[2] Camada de gás completamente ionizada portadora de campo magnético, que situa-se entre 1.000 e 64.000 km acima da 
superfície da Terra.
Mecanismo gerador do campo geomagnético
Fonte: Decifrando a Terra, São Paulo, Of. Textos, 2000
VARIAÇÕES DO CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA
• Variações seculares: são as variações que sofrem o campo magnético 
da Terra, e seus elementos, ao longo de um tempo grande. Estas variações 
foram constatadas no século XV através de medidas da declinação 
magnética na cidade de Londres. Além disso foram também constatadas 
inversões de polaridade do campo, isto é, mudanças de 180 no sentido do 
momento do dipolo. Nos dias atuais estas variações são acompanhadas por 
redes de informações de vários observatórios, produzindo mapas de 
contorno que representam as mudanças.
• Variações diurnas: são pequenas variações que o campo magnético da 
Terra sofre ao longo do dia. A quantidade destas mudanças é da ordem de 
poucas dezenas de gammas sendo mais pronunciada nas regiões 
equatoriais e diminuindo nas altas latitudes. Observa-se também uma 
variação sazonal uma vez que a variação diurna é maior no verão do que 
no inverno.
Escala de inversões de polaridade ou reversões do campo magnético nos últimos 80 milhões 
de anos. Faixas escuras representam a polaridade norma e faixas claras a polaridade inversa.
Padrão “zebrado” de anomalias magnéticas no assoalho oceânico.
A medida que novas porções de basalto são adicionados ao fundo oceânico nas cadeias meso-oceânicas, 
eles são magnetizados de acordo com o campo magnético da Terra existente na época.
Esquema mostrando a reversão do campo magnético preservada em fluxos de lavas de várias idades em vulcões.
Variações Diurnas
PROPRIEDADES MAGNÉTICAS DOS MATERIAIS 
GEOLÓGICOS
Diamagnetismo: propriedade de alguns minerais de adquirirem magnetização 
de intensidade fraca e cujos momentos magnéticos tendem a se opor à polaridade de um 
campo indutor aplicado. A fraca intensidade da magnetização provém do pequeno valor da 
susceptibilidade magnética destes materiais, enquanto que o sentido contrário do campo 
resulta em valores negativos de susceptibilidade. Exemplos: quartzo, calcita, halita.
Paramagnetismo: propriedade de alguns minerais cujos momentos atômicos 
tendem a se alinhar com a polarização do campo indutor, embora a magnetização ainda seja 
fraca em função de sua baixa susceptibilidade, que no entanto é positiva.Exemplos: silicatos, 
olivinas, piroxênios, anfibólios.
Ferromagnetismo: as substâncias ferromagnéticas tem susceptibilidade 
magnética muito elevada e positiva, o que lhes permite uma magnetização com intensidade 
muito forte, no mesmo sentido do campo. O valor da susceptibilidade nestas substâncias 
dependem da intensidade do campo externo. Suportam 3 classificações:
ferromagnetismo verdadeiro:
apresentam momento magnético 
com a mesma orientação (ferro, 
cobalto, níquel);
antiferromagnetismo: os 
momentos magnéticos não são 
igualmente orientados e 
possuem uma resultante nula 
(hematita, troilita, ilmenita);
ferrimagnetismo: os momentos não 
são igualmente orientados mas existe 
uma resultante em alguma direção 
(magnetita, titanomagnetita, 
maghemita e pirrotita). Para a 
prospecção magnética este é o grupo 
mais importante
MAGNETIZAÇÃO DAS ROCHASMAGNETIZAÇÃO DAS ROCHAS
A magnetização observada nas rochas, como resultado da presença de minerais magnéticos na sua 
composição, pode ser classificada em dois tipos:
Magnetização induzida e Magnetização remanente
Magnetização induzida: provocada pelo campo atual da Terra
Magnetização remanente: adquirida ao longo da história geológica da rocha
Vários processos podem produzir magnetização remanente:
Magnetização termo-remanente: desenvolve-se a partir do resfriamento da rocha abaixo da 
temperatura de Curie, na presença do campo magnético terrestre da época.
Magnetização isotérmica: campo magnético aplicado ao material e depois retirado 
aparecendo uma magnetização residual; localmente queda de raios por exemplo.
Magnetização química: transformações químicas ou crescimento de grãos ferromagnéticos 
(ainda que abaixo da temp. de Curie), durante a formação de rochas metamórficas e sedimentares.
Magnetização deposicional: ocorre durante a deposição de sedimentos finos
Magnetização piezo-remanente: ocorre como resultado da aplicação conjunta de pressão e 
de um campo magnético (fenômeno de magnetostrição); rochas submetidas a esforços tectônicos
Susceptibilidade magnética de alguns minerais
Susceptibilidade magnética de alguns minerais
Susceptibilidade magnética 
de algumas rochas
MAGNETOMETRO DE PRÓTONS
•Sensor contendo fonte de prótons
•Baseia-se no movimento de precessão
•Sensor é submetido a um campo artificial 
muito mais forte que o terrestre e 
perpendicular
•Prótons são polarizados segundo a 
resultante dos campos – virtualmente 
paralela ao artificial
•Remoção do campo artificial – prótons 
voltam a se orientar pelo campo terrestre
•Número de ciclos do spin por tempo = 
freqüência de precessão (f)
ππ 22
GF
L
Mf ==
onde G (raio giromagnético) = 0.2675
G
fF π2= F = 23,4874 x f
TÉCNICAS DE LEVANTAMENTO MAGNETOMÉTRICO
As medidas magnéticas são normalmente realizadas na superfície do terreno ou 
com o auxílio de aeronaves. Com menor freqüência são efetuadas medidas em 
poços ou na superfície marinha.
Os levantamentos terrestres aplicam-se a trabalhos de maior detalhe, auxiliando o 
mapeamento geológico e trabalhos de prospecção mineral.
Os levantamentos aéreos são empregados nos trabalhos de reconhecimento 
regional em auxílio por exemplo à prospecção de petróleo ou a trabalhos que visem 
a delineação de grandes estruturas uma vez que as fontes destas anomalias são de 
grandes dimensões.
Levantamento terrestre
Representação esquemática do levantamento aeromagnetométrico
Magnetometria aerotransportada
TRATAMENTO DOS DADOSTRATAMENTO DOS DADOS
1.correções para eliminar as variações devidas a causas não geológicas 
(variação diurna e o desnível dos pontos)
2.filtragem para eliminação de efeitos geológicos indesejáveis 
(heterogeneidades próximas da superfície ou interferência de fontes rasas ou 
profundas)
•correção da variação diurna
com 2 magnetômetros: um registra numa estação base e o outro nas estações 
de interesse
-com um magnetômetro:estação base deve ser reocupada periodicamente
•correção topográfica
•correção de latitude ·
•remoção do IGRF
•redução ao polo
Representação vetorial da soma do campo magnético da 
Terra com um campo anômalo 
Representação esquemática da soma vetorial do campo magnético principal da 
Terra com um campo anômalo e a respectiva anomalia
INTERPRETAÇÃO DE DADOS MAGNETOMÉTRICOS
A interpretação pode variar desde a simples identificação de locais anômalos 
em termos de contrates entre propriedades físicas, em subsuperfície, até a 
completa caracterização da fonte da anomalia, em termos de modelos tri-
dimensionais.
INTERPRETAÇÃO DE DADOS MAGNETOMÉTRICOS
SEQUÊNCIA 
1. utilização de técnicas para localizar as anomalias residuais, de eventual 
interesse. A interpretação qualitativa esgotar-se-ia aqui;
2. uso de técnicas para destacar e isolar uma eventual anomalia residual;
3. proceder a uma aproximação preliminar, para uma primeira 
caracterização das fontes;
4. emprego de ambos os modelamentos direto e inverso, com iterações 
sucessivas, para a determinação das características físicas da fonte da 
anomalia;
5. tradução, em termos geológicos, das características computadas.
Representação 
esquemática da 
forma das anomalias 
do campo magnético 
total de diferentes 
corpos em diferentes 
latitudes
AEROMAG – SUDESTE DO BRASIL
Anomalia magnética de intensidade total gerada por concentração de minerais magnéticos em 
corpo ígneo intrusivo na região de Juquiá – SP 
Fonte: Decifrando a Terra, São Paulo, Of. Textos, 2000.
Exemplo de modelamento de dados magnetométricos e gravimétricos - Geosoft
Exemplo de modelamento de dados magnetométricos e gravimétricos - Geosoft
	Magnetometria aerotransportada