Livro geofísica de exploração completo em português part3

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326 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
desuascontribuiçõesparaopotencialnessespontos.Parao sistemade
Wennercomespaçamentoa
onde
t1V = IpI (1 +4F)
27ta
EQ.8.14
EQ.8.15
Relacionandoestaà resistividadeaparentePamedidapormeiodosistema
deWenner(Eq.8.10)
Pa =PI (1 +4F) EQ.8.16
Consequentemente,aresistividadeaparentepodesercalculadaparavários
espaçamentoseeletrodos.
Cálculossimilarespodemserrealizadosparaestruturasmulticamadas,
emboraoscálculossejammaisfacilmenteexecutadosusando-sefórmulas
recursivase técnicasde filtragemprojetadaspara essepropósito (ver
adiante).Osdadosdecampopodem,então,sercomparadoscomgráficos
(curvas-tipo)representandoosefeitoscalculadosdemodelosestratificados
obtidospor taismétodos,uma técnicaconhecidacomo casamentode
curva(curvematching),quejá foi importantemas,agora,époucoutilizada.
A Fig. 8.11mostraumainterpretaçãousando-seum conjuntodecurvas-
-tipo paraumasondagemelétricaverticalcomum arranjoWennersobre
duascamadashorizontais.As curvas-tiposãoconstruídassobumaforma
adimensionalpara um número de valoresdo coeficientede reflexão
k, dividindo-seosvalorescalculadosderesistividadeaparentePa pela
resistividadedacamadasuperior PI (estaúltimaderivadadacurvade
campoparaespaçamentosdeeletrodospróximosdezero),edividindo-se
osespaçamentosdeeletrodosapelaespessuradacamadasuperiorZI' As
curvassãodesenhadasempapellogarítmico,quetemo efeitodeproduzir
umaaparênciamaisregularporque,então,asflutuaçõesderesistividade
tendematercomprimentosdeondasimilaressobretodoo comprimento
das curvas.A curva de campo a ser interpretadaé desenhadasobre
papellogarítmicotransparentecomo mesmomódulo dascurvas-tipo.
Ela é, então,deslocadasobreas curvas-tipo,mantendoos eixosdas
coordenadasparalelos,atéqueumacombinaçãorazoávelsejaobtidacom
uma dascurvas-tipoou tom umacurvainterpolada.O ponto emque
Pai PI =alz=1sobreafolha-tipodáosvaloresverdadeirosdePI eZI
sobreoseixoscorrespondentes.P2 éobtidaapartirdovalordek dacurva
quemelhorcombine.
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 327
5
43
~ '"
Q.
2
1,51
0,2I
0,3 0,4
r----------------------------- Qm
I I
I L400
I I
Curva de I
campo ~ 300
,." I
",." I
I
f- 200
I
I
L 150
I
I
I
~100
I
I
I
I --------: P,
10,6 0,8 1 / 2 3 4 5 I
: a Z I I
16u -~~ - - ;0- ~~~I~ ~~ -8~~~~- ~~0-21~Jm
'"
Q.
Fig. 8.11A interpretaçãodeum gráficoderesistividadeaparentededuascamadaspor comparaçãocomum
conjuntodecurvas-tipo.A resistividadedacamadasuperiorPI éde68Dm esuaespessuraZI é 19,5m. (Baseado
emGriffiths&King, 1981)
P3
Fig. 8.12A técnicadecasamentodecurvaparcial.Uma
curva de duas camadasé ajustadaà parte anterior
do gráficoe são determinadasas resistividadesPI e
P2 e a espessuraZ] da camadasuperior. PI, P2 e ZI
são combinadasnuma única camadaequivalentede
resistividadePe e espessurazc, que forma, então,a
camadasuperiornainterpretaçãodopróximosegmento
do gráficocomumasegundacurvadeduascamadas
o casamentode curva é simples para
o casode duas camadas,uma vez que
uma única folha de curvas-tipoéusada.
Quando estãopresentestrêscamadas,é
necessárioum conjuntodecurvasmuito
maior pararepresentaro númeromaior
decombinaçõespossíveisderesistividades
e espessurasde camadas.O casamento
decurvasé simplificadoseascurvas-tipo
sãoarrumadasde acordocom o tipo de
curva(Fig.8.9),econjuntosdecurvas-tipo
paraambasasconfiguraçõesdeeletrodos,
Wenner e Schlumberger,estãodisponí-
veis(Orellana& Mooney,1966,1972).O
número de curvas-tiporequeridopara
a interpretaçãocompletade uma curva
de campo de quatro camadasé proibi-
tivamentegrande,emboratenhamsido
publicadosconjuntoslimitadosdecurvas.
Pa
Curva
mestra,2
_.Curva
_--'\ mestra1
Curva
mestra3
.-':',
CD
0a
}
I EP,
I z,I PeP2
A interpretaçãodecurvasderesistividadesobreestruturasmulticamadas
pode, alternativamente,serrealizadapelo casamentodecurvaparcial
(partialcurvematching)(Bhattacharya&\Patra,1968).O métodoenvolvea
combinaçãodesucessivasporçõesdacurvadecampocomumconjuntode
curvasdeduascamadas.Apóso ajustedecadasegmento,asresistividades
interpretadase asespessurasda camadasãocombinadaspelo uso de
curvasauxiliaresnumacamadaúnica comuma espessuraequivalente
,
,
·
- - - - -;- - - - - ~····
,
,
,
,
, (r,e, Z)
,
328 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
Ze e resistividadePe. Essacamadaequivalenteforma,então,acamada
superiornainterpretaçãodopróximosegmentodacurvadecampocom
umaoutracurvadeduascamadas(Fig.8.12).Existemtécnicassimilares
emqueháo usosucessivodecurvas-tipodetrêscamadas.
Os métodosdecasamentode curvaforam quasequecompletamente
suplantadospor técnicasdeinterpretaçãomaissofisticadas,descritasa
seguir.Taismétodos,entretanto,podemaindaserusadosparaseobter
interpretaçõesno campo,naausênciadecomputadores,ou paraderivar
um modeloaproximadoparaserusadocomoum pontodepartidapara
umaou maisrotinascomplexas.
A Eq. 8.13representao potencialna superfíciecausado
por um único ponto de injeçãode correntesobreduas
camadashorizontais, como previstopara o método de
imagens.Em geral,no entanto,o potencialgeradopor
qualquernúmerodecamadashorizontaiséderivadopela
soluçãodaequaçãodeLaplace(verSeção6.11).A equação,
nessecaso,énormalmenterepresentadaemcoordenadas
cilíndricas,já quecamposelétricostêmsimetriacilíndrica
com respeitoàlinha verticalatravésda fontedecorrente
(Fig. 8.13). A solução e a aplicaçãodas condiçõesde
Fig. 8.13Coordenadaspolaresci- contornocorrespondentessão complexas(p.ex.Koefoed,
líndricas 1979),masmostramqueopotencialV nasuperfíciesobre
umasériedecamadashorizontais,asuperiorderesistividadePl àdistância
r dafontedecorrentedeintensidadeI, édadapor
V =~ roo K (7'\)To (i\r) di\2n Jo
EQ.8.17
i\ éavariáveldeintegração.To(i\r) éa funçãoespecialconhecidacomo
funçãoBesseldeordemzero,cujo comportamentoé completamente
conhecido.K(i\) éconhecidacomofunçãonúcleo(kernelfunction)e é
controladapelasespessurasepelasresistividadesdascamadassubjacentes.
A funçãonúcleopodeserdesenvolvidademodorelativamentesimples
paraqualquernúmerodecamadasusando-serelaçõesderecorrência(re~
currencerelationships)(Koefoed,1979)que,progressivamente,adicionam
osefeitosdesucessivascamadasnasequência.Um parâmetroadicional
útil éatransformadaderesistividadeT(i\) definidapor
EQ.8.18
ondeT(i\) éatransformadaderesistividadedacamadai, deresistividade
Pi eumafunçãonúcleoKi(i\). T(i\) podeserconstruídademodosimilar,
usando-serelaçõesderecorrência.
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 329
Por métodosanálogosàquelesusadosparaconstruira Eq. 8.16,pode
serobtidaa relaçãoentrea resistividadeaparenteea transformadada
resistividade.Por exemplo,essarelaçãoparao arranjodeWennercomum
espaçamentodeeletrodosa é
Pa =2aJ~T (À) [To (Àa) - To (2Àa)] dÀ EQ.8.19
A funçãotransformadaderesistividadetemasdimensõesderesistividade
eavariávelÀ temasdimensõesdo inversodocomprimento.Descobriu-se
que,seT(À) for grafadocomouma funçãodeÀ-I, a relaçãoésimilar
àvariaçãodaresistividadeaparentecom o espaçamentodoseletrodos
paraamesmasequênciadecamadashorizontais.De fato,somenteuma
simplesoperaçãodefiltrageménecessáriaparatransformararelaçãoT(À)
vs.À-I (transformadaderesistividade)narelaçãoPa vs. a (funçãode
resistividadeaparente).Essefiltroéconhecidocomoumfiltro indireto.A
operaçãoinversa,ouseja,adeterminaçãodatransformadaderesistividade
apartirdafunçãoderesistividadeaparente,podeserrealizadausando-se
um filtro direto.
As curvasderesistividadeaparentesobremodelosmulticamadaspodem
sercalculadasdemodorelativamentefácil,peladeterminaçãodatransfor-
madaderesistividadeapartirdosparâmetrosdacamadausando-seuma
relaçãoderecorrênciae,então,filtrando-seatransformadaparaseobtera
funçãoderesistividadeaparente.Tal técnicaéconsideravelmentemais
eficientequeo métodousadonaderivaçãodaEq. 8.13.
'Essemétodolevaaumaformadeinterpretaçãosimilarà interpretação
indiretadeanomaliasgravimétricasemagnéticas,emqueos dadosde
camposãocomparadoscom dadoscalculadosparaum modelocujos
parâmetrossãovariadosparasesimularobservaçõesde campo.Essa
comparaçãopodeserfeitatantoentreperfisderesistividadeaparente
observadosecalculadosquantoentretransformadasderesistividades
equivalentes,esseúltimométodorequerendoaderivaçãodatransformada
deresistividadeapartirdosdadosderesistividadedecampopor filtragem
direta.Taistécnicasprestam-sebemaprocessositerativosautomáticos
deinterpretação,emqueum computadorrealizaos ajustesnecessários
paraum modelodecamadasderivadopor um métododeinterpretação
aproximado,com o objetivode melhorara correspondênciaentreas
funçõesobservadaecalculada.
Além dessamodelagemindireta,há tambémum númerodemétodos
diretos de interpretaçãode dados de resistividadeque derivam os
parâmetrosdascamadasdiretamentedosperfisdecampo(p.ex.Zohdy,
1989).Taismétodosenvolvemusualmenteosseguintespassos:
330 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
1. Determinaçãodatransformadade.resistividadedosdadosdecampopor
filtragemdireta.
2. Determinaçãodosparâmetrosdacamadasuperiorpeloajustedaparte
inicialdacurvadatransformadaderesistividadecomumacurvadeduas
camadassintética.
3. Subtraçãodos efeitosda camadasuperior pela reduçãode todasas
observaçõesàbasedacamadapreviamentedeterminada,usando-seuma
equaçãoderedução(reductionequation)(o inversodeuma relaçãode
recorrência).
Os passos2 e 3 são, então,repetidosde modo que os parâmetros
de camadassucessivamentemais profundas são determinados.Tais
métodos sofrem da desvantagemde que os erros aumentamcom
a profundidade,de forma que qualquererro feito antes,durantea
interpretação,torna-seampliado.Osmétodosdeinterpretaçãodireta,con-
sequentemente,empregamváriastécnicasparasuprimiressaamplificação
deerro.
Os métodosindiretosediretosdescritosacimasuplantaramgrandemente
astécnicasdecasamentodecurvaeforneceminterpretaçõesconsideravel-
mentemaisprecisas.
A interpretaçãodedadosSEVsofredanãounicidadegeradaporproblemas
conhecidoscomoequivalência(equivalence)esupressão(suppression).O
problemadeequivalência(verp.ex.Van Overmeeren,1989)éilustrado
pelo fato de que curvasidênticasde resistividade,em forma de sino
ou emforma debacia,(Fig. 8.9A),podemserobtidasparadiferentes
modelosde camadas.Curvasidênticasem forma de sino sãoobtidas
se o produto da espessuraz pela resistividadep - conhecidocomo
resistênciatransversal-dacamadaintermediáriapermanecerconstante.
Para curvas em forma de bacia, a função equivalênciada camada
intermediáriaé z/ p, conhecidacomo condutâncialongitudinal. O
problemada supressãoaplica-seàs curvasde resistividadenas quais
a resistividadeaparenteprogressivamenteaumentaou diminui como
funçãodo espaçamentodoseletrodos(Fig.8.9B).Nessescasos,aadição
deumacamadaintermediáriaextracausaumpequenodesviohorizontal
da curva semalterarsua forma geral.Na interpretaçãode dadosde
campo com um certo ruído, tal camadaintermediáriapode não ser
detectada.
É práticaconvencionaleminterpretaçãoSEV assumir-sequeascamadas
sãohorizontaiseisotrópicas.Um desvionessashipótesesresultaemerros
na interpretaçãofinal.
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 331
A hipótesedeisotropiapodeserincorretaparaascamadasindividuais.
Por exemplo,parasedimentoscomoargilaou folhelho,a resistividade
perpendicularaoacamamentoégeralmentemaiorqueaparalelaàdireção
do acamamento.A anisotropianãopodeserdetectadaemcamadasem
subsuperfícieduranteasondagemelétricavertical,enormalmenteresulta
na atribuiçãodeumaespessuramuito grandeparaascamadas.Outros
efeitosanisotrópicossãodependentesdaprofundidade;por exemplo,
a reduçãodo graudeintemperismoeo aumentodacompactaçãodos
sedimentose da salinidadedos fluidos nos poros.A presençadeum
contatovertical,comoumafalha,geraumainomogeneidadelateralque
podeafetargrandementea interpretaçãodeumasondagemelétricaem
suasvizinhanças.
,
I:
I;
, I,
, I,
,I.
,I'{
,.' C,
',.C2•
/[',
ri "
I'
I'
I ,
I ,
I ,
I
I
I
I
I 'I
I 'I
I 'I
I ,I
I ,I
I , I
! I I
I ,I
/ I'·'
I I' .. ··
1 •• -
....•..........c
Cs 3
Fig. 8.14 Fontes de corrente aparentecausadaspor
uma interfaceinclinada.As fontesC1-Cs sãoimagens
sucessivasda fonte primária Co na interface e na
superfície.As fontessesituamsobreum círculocentrado
sobreo afloramentodainterfaceeseunúmerodepende
damagnitudedomergulhodainterface,8Os dadosSEV de váriassondagenspo-
demserapresentadosna formadeuma
pseudosseção(Seção8.3.3),e épossível,agora,inverteros dadospara
um modelogeoelétricobidimensionalcompleto(p.ex.Loke & Barker,
1995,1996),emvezdeumasequênciadeseçõesgeoelétricasdiscretas
unidimensionais.Essatécnicaéconhe,cidacomoimageamentoelétrico
outomografiaelétrica.Um exemplodeimageamentoelétricoilustrando
como uma pseudosseçãopode sertransformadanuma estruturageo-
elétricaé dadona Fig. 8.15.Tomografiaintrapoçospodetambémser
realizada(Daily& Owen,1991).
Seascamadasmergulham,a teoriabásicadiscutidaacimaé inválida.
Usandoa analogiaóptica,o númerode imagensproduzidaspor uma
interfaceinclinadaéfinito, comasimagenssendodistribuídasaoredor
deumcírculo(Fig.8.14).Pelofatodeaintensidadedasimagensdiminuir
progressivamente,somenteasprimeiras
devemserconsideradas,paraqueseobte-
nhaumaestimativarazoáveldopotencial
resultante.Consequentemente,o efeito
do mergulhopode,provavelmente,ser
ignoradoparainclinaçõesdeatéuns20°,
o queforneceum númerosuficientede
Imagens.
A topografiapode influenciaros levan-
tamentoselétricos,já que as linhas de
fluxodecorrentetendemaacompariliar
a superfíciedo terreno.As superfícies
equipotenciaissão,assim,distorcidas,e
podemresultaremleiturasanômalas.
332 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
Levantamentodarotadotúnelo o 60 120 180 240 300 360 420 480m
N
2
3
4
5
6
ResistividadeaparentemedidaemQm
Iteraçãode 5completadacom7,4% deerro RMS
® O 60120180240
g
<li
25"O ctl:"2"Oc::l 50.•.. ea..
75
Espaçamentodoseletrodos
Resistividadedo modeloemQm
16 32 64 128 nm
Fig. 8.15(A) Contornodepseudosseçãoderesistividadeaparentemedidaaolongodotraçadopropostoparaum
túnel;(B) Imagemelétricaeprofundidadesdo embasamentodeterminadasemquatropoços.(Baseadoem
Barker,1997)
Seosarranjosdeeletrodosforemdispostosemparalelo,pode-sedeter-
minar muitaspseudosseções2D,asquaispodemsercombinadasnum
modelo3D.
8.2.8 Interpretação de caminhamento de separação constante
Os caminhamentosdeseparaçãoconstantesãoobtidosmovendo-seum
arranjo de eletrodosde espaçamentofixo ao longo de uma linha de
caminhamento,o arranjodeeletrodossendoalinhadotantonadireçãodo
caminhamento(caminhamentolongitudinal)quantoemângulosretos
aele(caminhamentotransversal).A primeiratécnicaémaiseficiente,já
que,entreleiturasadjacentes,tem-sequemoversomenteum eletrodode
umaextremidadedo arranjoparaaoutraereconectaroseletrodos.
A Fig.8.16Amostraum caminhamentotransversalatravésdeum contato
verticalúnico entredois meios de resistividadesPl e P2. A curva de
resistividadeaparentevariasuavementedePl paraP2 atravésdo contato.
Um caminhamentolongitudinalsobreumaestruturasemelhantemostra
amesmavariaçãodePl paraP2 emsuasextremidades,masasporções
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 333
intermediáriasdacurvaexibemum númerodecúspides(Fig.8.16B)que
correspondemaoslocaisondeeletrodossuscessivoscortamo contato.
Dessemodo,umperfilWennerproduziráquatrocúspides,masum perfil
Schlumbergerapenasduas,pois somenteoseletrodosdepotencialsão
móveis.
A Fig. 8.17 mostra os resultadosde
caminhamentostransversale longitu-
dinal atravésdeuma sériede estratos
falhadosem Illinois, EUA. Ambos os
conjuntosderesultadosilustrambemos
fortescontrastesderesistividadeentre
o arenitorelativamentecondutivoe o
calcáriorelativamenteresistivo.
0 cíííí í
tI!p
IIII
t1
p IIíí Ic xxx xxxc = eletrodode corrente Planop = eletrodopotencial XX)()(iX)()(XP, P2Seção
Fig. 8.16 (A) Um caminhamentotransversoatravésde
uma única interfacevertical; (B) Um caminhamento
longitudinal atravésde uma única interface vertical
empregando-seumaconfiguraçãoemquetodososquatro
eletrodossãomóveis.(BaseadoemParasnis,1973)
P2
Distância
I
I
I
-------T------------
I
I
I
P,
P2 -----------------------
Distância
c p pc
~
I
I
I
I
P2 -----------T------
I
I
P,
P,
Pa
Pa
®
No análogo óptico, um ponto P no
mesmoladodo espelhoqueafontere-
ceberialuzdiretamenteeviaumaúnica
reflexão.Nessecaso, a luz pareceria
originar-sedaimagemdeC no espelho,
C', e diminuiria em intensidadecom
relaçãoà fontepor um fatorcorrespon-
denteaocoeficientedereflexão.Tanto
a fonte elétricaquanto sua imagem
contribuemparaopotencialVp emP,fl últimadiminuídaemintensidade
por um fatork, o coeficientedereflexão.Da Eq. 8.6
Uma descontinuidadeverticaldistorce
a direçãode fluxo decorrentee, com
isso,a distribuiçãototal de potencial
emsuasproximidades.A distribuição
depotencialnasuperfíciepodeserde-
terminadapor um análogoópticoem
que a descontinuidadeé comparada
comum espelhosemitransparenteque
tantorefletequantotransmiteluz.Com
referênciaà Fig. 8.18,a correnteI é
introduzidano pontoC, nasuperfície
deum meioderesistividadePl> naspro-
ximidadesdeum contatoverticalcom
um segundomeioderesistividadeP2.
EQ.8.20
334 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
Pa
-- Caminhamento
longitudinal
------ Caminhamento
transversaI
o
!
500m
!
Distância
Zonade
~,-'õ~\oo cisalhamento
C:Õ 0\'IC ' ~\o /
10vt~~
Fig. 8.17Caminhamentoslongitudinaletransversalatravésdeumasériedeestratosfalhados
emIllinois, EUA, (BaseadoemHubbert,1934)
EQ.8.21
1(1- k)P2
2nr3
Paraum pontoP' sobreo outroladoda
interfaceemrelaçãoà fonte,o análogo
óptico indica que a luz seriarecebida
somenteapósa transmissãoatravésdo
espelho,resultandoemumareduçãoem
intensidadeporumfatorcorrespondente
aodocoeficientedetransmissão.A única
contribuiçãopara o potencialVp' em
P' é da fontede correntereduzidaem
intensidadepelofator(1- k),DaEq.8,6
-, P'
kl
('1
P
P, P2
Fig. 8.18 Parâmetrosusados no cálculo do potencial
resultantedeum únicoeletrododecorrentedesuperfície
decadaladodeumaúnicainterfacevertical
As Eqs.8.20e8.21podemserusadasparacalcularadiferençapotencial
medida para qualquer arranjo de eletrodosentre dois pontos nas
proximidadesda interfacee, assim,construira forma deum perfil de
resistividadeaparenteproduzidopor um caminhamentolongitudinalde
separaçãoconstante.De fato,cincoequaçõesseparadassãonecessárias,
correspondendoacincopossíveisconfiguraçõesdeum arranjodequatro
eletrodoscom respeitoà descontinuidade.Há, disponíveis,álbunsde
curvas-tipoparacontatosverticaissimpleseduplos(Logn,1954).
As anomaliasderesistividadetridimensionaispodemserobtidaspelo
contornodosvaloresde,resistividadeaparenteapartir deum número
delinhasCST.A detecçãodeum corpotridimensionalgeralmentesó é
possívelquandoseutopoestápróximodasuperfície,edevemserfeitos
caminhamentosdiretamentesobreo corpoou muito próximo deseus
limites,pararegistrarsuaanomalia.
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 335
o 300
Ê
g
.•a.
100
®
J
100m
I
J
\E7
250Qm
Aluvião
E ,:J ;r:;!:':':_~;",,;O
\Folhelho
Fig. 8.19(A) O perfilderesistividadedeWennerobservadosobreumabaciadegeometriaconhecida,preenchida
por folhelho,no Kansas,EUA; (B) O perfilteóricoparaumasemiesferaemsubsuperfície.(BaseadoemCook &
VanNostrand,1954)
As anomaliastridimensionaispodemserinterpretadaspor modelagem
emlaboratório.Por exemplo,cilindrosdemetal,blocosou folhaspodem
serimersosemáguacujaresistividadeéalteradapelaadiçãodeváriossais,
eo modelosendomovidosobum conjuntodeeletrodosestacionários.A
formadomodelopode,então,variaratéquesejaobtidaumaaproximação
razoávelàscurvasdecampo.
A análisematemáticadevariaçõesderesistividadeaparentesobrecorpos
deformairregularou regularécomplexa,masháequaçõesdisponíveis
paraformassimples,comoesferasousemiesferas(Fig.8.19),etambémé
possívelcalculara respostaresistividadedecorposbidimensionaiscom
umaseçãotransversalirregular(Dey&Morrison, 1979).
Condutor
)
Condutor
Seção
Fig. 8.20O métododeexcitaçãoàmassa
As anomaliastridimensionaispodem Plano
tambémser obtidaspor uma exten-
são da técnicaCST conhecidacomo
métododeexcitaçãoà massa(mise-à-
la-massemethod).Esteé empregado
quandopartedeum corpocondutivo,
por exemplo,um corpodeminério,foi
localizadaou por algumafloramento,
oupor sondagem.Um eletrododecor-
renteécolocadodentrodoslimitesdo
corpoeooutro,colocadoaumagrand~
distância,nasuperfície(Fig.8.20).Um
par deeletrodosdepotencialé,então,
movidosobreasuperfície,mapeando
linhas equipotenciais(linhasunindo os eletrodosquandoa diferença
336 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
potencialindicadaézero).O métodofornecemuito maisinformações
sobreaextensão,o mergulho,adireçãoeacontinuidadedo corpo do
queastécnicasnormaisdeCST. Um exemplodedelineamentodeum
corpo desulfetomaciçopelo métododeexcitaçãoàmassaédadoem
Bowker(1991).
8.2.9 Limitações do método de resistividade
O levantamentode resistividadeé um métodoeficienteparadelinear
sequênciasacamadadasrasasou descontinuidadesverticaisenvolvendo
mudançasderesistividade.No entanto,sofredealgumaslimitações:
1. As interpretaçõessãoambíguas.Consequentemente,controlesgeo-
lógicosegeofísicosindependentessãonecessáriosparadiscriminar
entreinterpretaçõesalternativasválidasdosdadosderesistividade.
2. A interpretaçãoélimitadaaconfiguraçõesestruturaissimples.Quais-
quer desviosdessassituaçõessimplespodem ser impossíveisde
interpretar.
3. A topografiae os efeitosdasvariaçõesde resistividadepróximasà
superfíciepodemmascararosefeitosdevariaçõesmaisprofundas.
4. A profundidadede penetraçãodo métodoé limitada pelaenergia
elétricamáximaquepodeserintroduzidano soloepelasdificuldades
físicasdeseestenderlongoscomprimentosdecabo.O limiteprático
deprofundidadeparaamaiorpartedoslevantamentosédecercade
1km.
Os métodosderesistividadesãolarga-
menteempregadosnaengenharia,em
investigaçõesgeológicasdelocaisantes
de uma construção(Barker,1997).A
SEV éum métodomuito conveniente,
não destrutivo,de determinaçãoda
20
Aplicações dos levantamentos de resistividade
Os levantamentosderesistividadesãorelativamenterestritosa investiga-
çõesdeescalarelativamentepequena,por causadotrabalhoenvolvidoem
implantarfisicamenteoseletrodosantesdecadamedição.Por essarazão,
os métodosde resistividadenão são
comumenteusadosemexploraçãode
reconhecimento.É provável,noentanto,
que,comO aumentodadisponibilidade
de dispositivosdemediçãodecondu-
tividadesemcontato(verSeção9.7),
essarestriçãonãomaisseaplique.
8.2.10
o
100
Ê 400
g
QJ+'
C
~
~ 300
<1l
QJ
""C
<1l
""C
';:;
't; 200
'Vi
QJ
c:::
10
m
Fig. 8.21PerfilderesistividadeCSTatravésdeumachaminé
deminasoterrada,(BaseadoemAspinall&Walker,1975)
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 337
Fig. 8.22 Perfis de resistividadeatravésde um fosso
soterradode 4m de largura. (Baseadoem Aspinall &
Walker,1975)
2010
m
o
26
36
36
26
26
36
profundidadedo embasamentopara
fundações,etambémforneceinforma-
çõessobre o grau de saturaçãodos ÊS
materiaisdesubsuperfície.O CST pode
serusadoparadeterminaravariaçãona
profundidadedo embasamentoentre
sondagens,epodetambémindicar a
presençade condiçõesdesolo poten-
cialmenteinstáveis.A Fig. 8.21mostra
um perfil CST querevelouapresença
deuma chaminédemina soterradaa
partirdosaltosvaloresderesistividade
associadosa seupreenchimentomal
compactado.Técnicassimilarespodem
serusadaseminvestigaçõesarqueológi-
casparaalocalizaçãodeartefatoscom
resistividadesanômalas.Por exemplo,
aFig. 8.22mostraperfisCST atravésdeum antigofossosoterrado.
Provavelmente,o usomaisadotadodelevantamentoderesistividadeénas
investigaçõeshidrogeológicas,pois importantesinformaçõespodemser
fornecidassobreaestruturageológica,litologiaserecursoshídricosem
subsuperfíciesemo altocustodeum extensoprogramadeperfuração.
Os resultadospodem determinaraslocaçõesdo númeromínimo de
poçosexploratóriosrequeridosparatestesessenciaisdo
aquíferoeparao
controledainterpretaçãogeológica.
19°25'
N
A
~ Calcários da formação Bluff
DFormação Ironshore
19°20'
~ ;~~~::~oeV:~~~f~~~~
2 lentecentral
3 lenteoriental
o 4km
••••••••
Fig. 8.23Geologiasimplificadaelentesdeáguadocedo GrandCayman.(BaseadoemBugg&Lloyd, 1976)
338 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
ométododeresistividadefoiusadoporBugg&Lloyd(1976)paradelinear
lentesdeáguadocenasIlhasGrandCaymandonortedoCaribe(Fig.8.23).
Porcausadesuadensidaderelativamentebaixa,aáguadocetendeaflutuar
sobreaáguasalinamaisdensaquepenetrao substratocalcáriodailha a
partir do mar.A Fig. 8.24mostraum perfil decondutividadedefluido
a partir de um poço perfuradona LenteCentral,comparadocom os
resultadosdeumainterpretaçãodeSEV deumasondagemadjacenteao
poço.É evidenteque a águadocepodeserdistinguidada águasalina
por suaresistividademuito maisalta.O levantamentoderesistividade
tomou a forma de uma sériede SEV que foi interpretadausando-se
a sondagempróximaao poço como controle.Os contornosdefinidos
por essasinterpretaçõessobreabaseda LenteCentral sãomostrados
na Fig. 8.25.Um levantamentosimilar,usando-sea resistividadepara
investigaraintrusãodeáguasalinanumaquíferocosteiro,éfornecidopor
Gondwe(1991).
500 ppm--7----
15 48:AQ Zona de
20 I __ t~a~s~ç~o
25 Água salgada
30
Fig. 8.24(A) Sondagemelétricaverticaladjacentea
umpoçodetestenaLenteCentral,GrandCayman;
(B) InterpretaçãodemodeloacamadadodaSEV;
(C) Perfildesalinidadeinterpretado.(Baseadoem
Bugg&Lloyd, 1976)
Água
doce
305
Oslevantamentosderesistividadepodemtam-
bémserutilizadosparalocalizaremonitorar
aextensãodapoluiçãodeáguassubterrâneas.
Merkel (1972)descreveuo usodessatécnica
no delineamentodedrenagenscontaminadas
de antigasminas de carvãona Pensilvânia,
EUA.A Fig.8.26mostraumaseçãogeoelétrica
atravésdeparteda área,construídaapartir
de uma série de SEV, e sua interpretação
geológica,queindicaquenenhumapoluição
estápresente.A Fig. 8.27mostraumaseção
geológicade uma áreaadjacenteem que a
drenagemácidada mina aumentoua con-
dutividadedaáguasubterrânea,permitindo
seudelineamentocomo uma faixadebaixa
resistividade.UmaSEV posteriorpossibilitou
a definiçãoda extensãoda poluição. Uma
vez que uma contaminaçãodessetipo está
associadaa uma significativamudançana
resistividade,mediçõesperiódicasemeletro-
dossituadosnum poçoquepenetreo lençol
freáticopodemserusadasparamonitoraro
início dapoluição e o graude contaminação.Ebraheemet alo(1990)
descreveramtambémcomoo métododeresistividadepodeserusado
para estudara drenagem\ácidademinas, e,num contextoambiental
semelhante,CarpenteretaI.(1991)relataramo usoderepetidasmedições
deresistividadeparamonitoraraintegridadedacoberturadeumlocalde
aterrosanitárioemChicago.
359 Qm
30,5
10
ê
~ 5
E
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 339
~Pântano ~D>Lentes de ;
. : água doce
~-- Recifes marinhos ' N. •d
.• Centros de expansão ~=---==-~ f"·~~:s~~-'~_-"
de resistividade
-6 Profundidade em m
abaixo de NMM
Fig. 8.25ConfiguraçãodebasedaLenteCentral,GrandCayman.(BaseadoemBugg& Lloyd, 1976)
N
5
260 300150
--- 3 4 2~0 __ -"--------~_ 290 ---- --ili/T::4QQ/T-------T
;ro 210 200 150 1416~ 1 1 1
92
300T
240
t
230
o
!
10m
!
180
T
450
4-
28~
Fig. 8.26SeçãogeoelétricaeinterpretaçãogeológicadeumperfilpróximoaKylertown,Pensilvânia.Osnúmeros
referem-seà resistividadeemohmm. (BaseadoemMerkel,1972)
5
300
N
36 26 96 92
126.1:-80~100~-2P~f0&--0 0Wt- t t840 1000 500 760 640
o 10m
••••••
Fig. 8.27A seçãogeoelétricaseguinte,apartir deKylertown,Pensilvânia.A áreahachuradamostrazonade
contaminação.Os númerosreferem-seàresistividadeemohmm. (BaseadoemMerkel,1972)
340 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
8.3 Método de polarizaçãoinduzida(IP)
8.3.1 Princípios
Quandousadoum arranjopadrãoderesistividadedequatroeletrodos
num modo DC (correntecontínua),se a correntefor abruptamente
desligada,a voltagementreos eletrodosde potencialnão cai a zero
imediatamente.Após um grandedecréscimoinicial, avoltagemsofre
um decaimentogradualepode levarmuitossegundosparaatingir o
valorzero(Fig.8.28).Um fenômenosemelhanteéobservadoquandoa
correnteéligada.Apósum repentinoaumentoinicialdavoltagem,esta
aumentagradualmenteduranteum intervalodetempodiscretoatéum
valor estável.O solo, então,agecomo um capacitorearmazenacarga
elétrica,istoé,torna-seeletricamentepolarizado.
Se,emvezdeusaruma fonteDC paraamediçãoderesistividade,for
usadauma fontevariávelAC de baixa frequência,descobre-seque a
resistividadeaparentemedidadasubsuperfíciediminui como aumento
da frequência.Istoporqueacapacitânciado solo inibe apassagemde
correntescontínuas,mastransmitecorrentesalternadascomeficiência
aumentadaquandoafrequênciasobe.
A propriedadecapacitivadosolocausatantoo decaimentotransientede
umavoltagemresidualquantoavariaçãodaresistividadeaparentecomo
umafunçãodafrequência.Os doisefeitossãorepresentaçõesdomesmo
fenômenonosdomínios do tempoedafrequência,esãorelacionados
pelatransformadadeFourier (verCapo2).Essasduasmanifestaçõesda
propriedadedecapacitânciadosolofornecemdoisdiferentesmétodosde
levantamentoparaasinvestigaçõesdoefeito.
A mediçãodeum decaimentodevoltagemsobreum certointervalode
tempoéconhecidacomo levantamentoIP nodomíniodotempo(time-
domainIP surveing).As mediçõesde resistividadeaparenteem duas
Tempo
Fig. 8.28O fenômenodepolarizaçãoinduzida.Num tempoto a correnteé desligadaea diferençapotencial
medida,apósumalongaquedainicialdovalorestável""Vc' decaigradualmenteazero.Umasequênciasimilar
ocorrequando a correnteé ligadanum tempot3. A representaa áreasoba curvade decaimentopara o
incrementodetempotI - t2
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 341
ou maisbaixasfrequênciasAC é conhecidacomo levantamentoIP no
domíniodafrequência(frequency-domainIP surveing).
8.3.2 Mecanismos da polarização induzida
Experimentosemlaboratórioindicamqueaenergiaelétricaéarmazenada
emrochasprincipalmentepor processoseletroquímicos.Issoérealizado
deduasmaneiras.
A passagemdecorrenteatravésdeuma rochacomoresultadodeuma
voltagemimpostaexternamenteé realizadaprincipalmentepor fluxo
eletrolíticonosfluidosdosporos.A maiorpartedosmineraisformadores
derochastêmumacargatotalnegativaemsuassuperfíciesexterioresem
contatocomo fluidodosporoseatraemíonspositivosparasuasuperfície
(Fig.8.29A).A concentraçãodeíonspositivosatingecercade100flm no
fluidodosporose,seessadistânciafor damesmaordemqueo diâmetro
daspassagensentreosporos,o movimentodeíonsno fluido resultante
davoltagemaplicadaéinibido. Os íons negativosepositivos,assim,se
amontoamdecadaladodobloqueioe,quandodaremoçãodavoltagem
aplicada,retomamasuasposiçõesoriginaisapósum períodofinito de
tempo,causandoum decaimentogradualdavoltagem.
Grão mineral
Fig. 8.29Mecanismosdepolarizaçãoinduzida:(A) polarizaçãodemembrana;(E) polarizaçãodeeletrodo
Esseefeito é conhecidocomo polarizaçãode membrana(membrane
polarization)oupolarizaçãoeletrolítica(electrolyticpolarization).É mais
pronunciadonapresençademineraisdeargila,nosquaisosporossão
particularmentepequenos.O efeitodiminuicomo aumentodasalinidade
dosfluidosnosporos.
Quando mineraismetálicosestãopresentesnuma rocha,abre-seum
caminhoeletrônicoalternativoparao fluxo decorrente.A Fig. 8.29B
mostraumarochaemqueum grão,\mineralmetálicobloqueiaumporo.
Quandoumavoltageméaplicadaacadaladodo espaçodoporo,cargas
positivasenegativassãoempurradassobreosladosopostosdogrão.Os
íons negativose positivosseacumulam,então,de cadalado do grão,
tentandoou liberarelétronsparao grãoou aceitarelétronsconduzidos
342 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
atravésdogrão.A taxapelaqualoselétronssãoconduzidosémaislenta
queataxadetrocadeelétronscomosÍons.Consequentemente,osíonsse
acumulamdecadaladodogrãoecausamum aumentodecarga.Quando
avoltagemimpressaéremovida,osíonssedispersamlentamentedevolta
aseuslocaisoriginaisecausamum decaimentotransitóriodevoltagem.
Esseefeitoéconhecidocomopolarizaçãodeeletrodo(eleetrodepolarization)
ou sobrevoltagem (overvoltage). Todos os mineraisbons condutores
(p.ex.sulfetoseóxidosmetálicos,grafite)contribuemparaesseefeito.
A magnitudedo efeitode polarizaçãode eletrododependetanto da
magnitudedavoltagemaplicadaquantoda concentraçãomineral.É
mais pronunciada quando o mineral estádisseminadopor toda a
rocha hospedeira,pois a áreada superfíciedisponívelpara a troca
iônica-eletrônicaatinge,então,seumáximo.O efeitodiminui com o
aumentodaporosidade,já quemaiscaminhosalternativosseencontram
disponíveisparaumaconduçãoiônicamaiseficiente.
Na prospecçãodejazidasmetálicas,o interesseé,obviamente,no efeito
depolarizaçãodeeletrodo(sobrevoltagem).Entretanto,apolarização
de membranaé indistinguíveldesseefeitoduranteasmediçõesIP. A
polarizaçãodemembrana,consequentemente,reduzaefetividadedos
levantamentosIP ecausaum 'ruído' geológicoquepodeserequivalente
emmagnitudeaoefeitodesobrevoltagemdeumarochacomaté2% de
mineraismetálicos.
8.3.3 Mediçõesde polarizaçãoinduzida
As mediçõesIP no domínio do tempo,envolvemo monitoramentodo
decaimentodavoltagemapósacorrenteserdesligada.O parâmetromais
comumentemedidoéa cargabilidade(chargeability)M, definidacomoa
áreaA sobacurvadedecaimentoduranteum certointervalodetempo
t1-t2 normalizadopeladiferençadepotencialno estadoestacionário
(steady-state)~Vc (Fig.8.28)
A 1 ft1M=~V =~V v(t)dtc c tj
EQ.8.22
A cargabilidadeémedidaduranteum determinadointervalodetempo,
logo apósa correntepolarizadaserdesligada(Fig. 8.28).A áreaA é
fornecidapeloaparatodemedição,ondeéobtidapor integraçãoanalógica.
Diferentesmineraissãoflistinguidospor cargabilidadescaracterísticas;
por exemplo,apirita tem M =13,4msparaum intervalode 1s, ea
magnetita,2,2m sparao mesmointervalo.A Fig. 8.28tambémmostra
queapolaridadedacorrenteérevertidaentremedidassucessivaspara
destruirqualquerpolarizaçãoremanente.
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 343
Log da frequênciade corrente
Fig. 8.30A relaçãoentrea resistividadeapa-
renteeo logdafrequênciadecorrenteutilizada
Á
(2)Regiãoresistiva
10310210110-1
As técnicasno domínio dafrequênciaenvolvem
a medição da resistividadeaparenteem duas
ou mais frequênciasAC. A Fig. 8.30mostra a
relaçãoentrea resistividadeaparenteeo log da Pa
frequênciadacorrente.Trêsregiõesdiferentessão
visíveis:aregião1édebaixasfrequências,onde
a resistividadeindependedafrequência;aregião
2 é a regiãodeWarberg,ondea resistividadeé
umafunçãolineardo logdafrequência;aregião
3éaregiãodeinduçãoeletromagnética(Cap.9),
ondeo fluxodecorrenteocorrepor induçãomais
quepor simplescondução.Umavezquearelação
ilustradanaFig. 8.30variacomo tipoderochaeaconcentraçãomineral,
asmediçõesIP sãogeralmentefeitasemfrequênciasde,ou abaixode,
10Hz parapermanecernasregiõesnãoindutivas.
Duasmediçõessãocomumentefeitas.O efeitopercentualdefrequência
(percentagefrequencyeffect)- PFE, édefinidocomo
PfE =100(PO,I - PIO)
PIO
EQ.8.23
ondePO,I e PIO sãoresistividadesaparentesnasfrequênciasdemedidade
0,1e10Hz. O fatormetálico(metalfactor) - MF, édefinidocomo
Mf =2n x 105(PO,I - PIO)
PO,I PIO
EQ.8.24
Essefatornormalizao PFE comrespeitoà resistividadedasfrequências
maisbaixase,consequentemente,remove,atécertoponto,avariaçãodo
efeitodeIP comaresistividadeefetivadarochahospedeira.
•
•
•
•
•
•
•
• n = 1
n=2
• n =3
n=4
Fig. 8.31A apresentaçãodosresultadosIP dedipoloduplosobreumapseudosseção.nrepresentao espaçamento
relativoentreosparesdeeletrodos,depotencialedecorrente
344 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
'W/$#/F#/###§/##/#$$ff////b//#~#d7#d
Pa
~41:~140 126 106 ~ ~ 200~85 365 332~
9~ 208 8193 165 211 306 248 384 350 320 342
333 105 108 287~ ~ 285 248 ~ 323 353368 144 116 ~ j'159\"--10~ 296 312" 550\ 350
:YJt~4.9 3.81Y (2.4 4.6 3.9 4~ n3.2~2.4 2.9~2.8~.7 4.1 3.2 3.4
.:2/(f,~ 38%4\\(~t330
6.4 20
o o o o o o o 0/8°0 o o o o o o o o o o
Pórfiro
estéril
Sulfeto5econômicos>5% Piritacom
calcopirita< 3%
na +a .,
r8l
o 100ft
••••••
"
~.)onto de plotagem
Fig. 8.32Pseudosseçõesderesistividadeaparente(Pu), efeitopercentualdefrequência(PFE) eparâmetrode
fatormetálico(MF) paraum caminhamentoIP de dipolo duplo atravésdeuma zona desulfetosmaciços
cujaformaéconhecidaa partirdetestessubsequentesdeperfuração.O espaçamentoa entreoseletrodosde
potencialedecorrenteéde100pés(30,5m).As frequênciasusadasparaasmediçõesIP foramde0,31e5,0Hz.
(BaseadoemFountain,1972)
Um métodocomum de apresentarmediçõesde IP é apseudosseção
(pseudosection),emqueasleiturassãodesenhadasdemodo arefletira
profundidadedepenetração.A Fig.8.31ilustracomoumapseudosseção
éconstruídaparaageometriadearranjodedipolo duplo ilustradana
Fig. 8.33.Os valoresmedidossãoindicadosnasintersecçõesdelinhas
inclinadasa45°apartirdoscentrosdosparesdeeletrodos,depotencial
edecorrente.Osvaloressão,assim,desenhadosemprofundidadesque
refletemo aumentodaprofundidadedepenetraçãocomo aumentoda
c - eletrodode corrente
p - eletrodopotencial
X - leituraplotada
Fig. 8.33Configuraçõesdeeletrodosusadasem
mediçõesdepolarizaçãoinduzida
8·3·4
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 345
distânciadeseparaçãodosdipolos.Osvaloressão,então,contornados.Os
dadosderesistividadeSEV podemtambémserapresentadosdestemodo,
comaprofundidadeexibidaproporcionalmenteàseparaçãodoseletrodos
decorrente.Aspseudosseçõesdãosomenteumarepresentaçãogrosseira
dadistribuiçãodarespostaIP emprofundidade:por exemplo,o mergulho
aparentedo corpo anômalonão é sempreo mesmoque o mergulho
verdadeiro.Um exemplodessemétododeapresentaçãoémostradona
Fig.8.32.
Operações de campo
O equipamentoIP ésemelhanteao aparatode
resistividade,masusaumacorrentecercade10ve- ~----X---~
zesaqueladeum arranjoderesistividade;é,tam- c c p P
Dipolo duplo
bém,maisvolumosoeelaborado.Teoricamente,
qualquerarranjopadrãode eletrodospodeser ~~ __ X I~ ·_c_
empregado;naprática,porém,asconfigurações c p p
de dipolo duplo, de polo-dipolo e Schlumber- Polo-dipolo
ger sãoas maisefetivas.Os espaçamentosdos ~-----D-----L
eletrodospodem variar de 3 a 300m, com os c-----p X p-----c
maioresespaçamentosusadosparalevantamentos Schlumberger
dereconhecimento.Parareduziro trabalhode
moveroseletrodosdecorrenteegeradores,vários
paresdeeletrodosdecorrentepodemserusados,
todosconectadosaogeradorviaum dispositivo
liga-desliga.Sãofeitoscaminhamentossobrea
áreadeinteresseindicando-seasleiturasIP nopontomédiodoarranjode
eletrodos(marcadospor cruzesnaFig. 8.33).
Os ruídos num levantamentoIP podemresultardeváriosfenômenos.
As correntestelúricascausamefeitosanômalossemelhantesàqueles
encontradosemmediçõesderesistividade.Ruídostambémresultamdo
efeitogeralIP derochasestéreiscausadopelapolarizaçãodemembrana.
O ruído geradopeloequipamentodemediçãoresultado acoplamento
eletromagnéticoentrecabosadjacentes.Taisefeitossãocomunsquandoé
usadacorrentealternada,já queascorrentespodemserinduzidasa fluir
emcondutoresadjacentes.Consequentemente,oscabosdevemestarpelo
menosa 10m um dooutro,esetiveremquesecruzar,devemfazê-Iaem
ângulosretosparaminimizarosefeitosdeinduçãoeletromagnética.
8.3.5 Interpretação de dados de polarização induzida
A interpretaçãoquantitativaé consideravelmentemais complexaque
parao métododeresistividade.A respostaIP foi calculadaanaliticamente
parafeiçõessimples,comoesferas,elipsoides,diques,contatosverticais
346 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
e camadashorizontais, permitindo que fossemusadastécnicasde
interpretaçãoindireta(modelagemnumérica).
A modelagememlaboratóriopodetambémserempregadanainterpreta-
ção indireta,para simularuma anomaliaIP observada.Por exemplo,
as resistividadesaparentespodem ser medidaspara várias formas e
resistividadesdeum corpo gelatinosode sulfatode cobreimersoem
água.
MuitasinterpretaçõesIP são,entretanto,somentequalitativas.Parâmetros
simplesdasanomalias,comonitidez,simetria,amplitudeedistribuição
espacialpodemserusadosparaestimaralocalização,aextensãolateral,o
mergulhoeaprofundidadedazonaanômala.
o método IP sofredasmesmasdesvantagensque um levantamento
de resistividade(verSeção8.2.9).Além disso,asfontesde anomalias
IP significativassão,frequentemente,semimportânciaeconômica;por
exemplo,zonasde cisalhamentopreenchidaspor águae sedimentos
ricosemgrafitepodem,ambos,gerarfortesefeitosIP. As operaçõesde
camposãolentaseo métodoé,consequentemente,muitomaiscaroque
outrastécnicasgeofísicasdesolo,os custosdeum levantamentosendo
comparáveisaosdeum levantamentogravimétrico.
8.3.6 Aplicações dos levantamentos de polarização induzida
Apesardeseusinconvenientes,o métodoIP éextensivamenteusadona
exploraçãodemetaisbásicos,porquetemuma altataxadesucessoem
localizardepósitosdeminériobaixoteor,taiscomosulfetosdisseminados
(p.ex.LangoreetaI., 1989).Estestêmum forte efeitoIP, massãonão
condutorese,portanto,nãosãoprontamentedetectadospelosmétodos
eletromagnéticosdiscutidosnoCapo9.O IP é,delonge,ométodogeofísico
maisefetivoquepodeserusadonabuscapor taisalvos.
A Fig.8.34mostrao perfildecargabilidadeparaum levantamentoIP no
domíniodotempo,usando-seum arranjopolo-dipoloatravésdo corpo
deminérioGortdrumdecobreeprata,naIrlanda.Emboraodepósitoseja
debaixoteor,contendomenosde2%demineraiscondutores,aanomalia
decargabilidadeébemdefinidaecentradasobreo corpodeminério.Em
contraste,o perfilderesistividadeaparentecorrespondenterefleteo alto
contrastederesistividadeentreo arenitoOld Redeo calcáriodolomítico,
masnãodánenhumairtdicaçãodapresençadamineralização.
Um outro exemplode um levantamentoIP é ilustrado na Fig. 8.35,
quemostraum caminhamentosobreum corpodecobreporfiríticoem
British Columbia,no Canadá.Os caminhamentosIP ederesistividade
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 347
100m2.000Ê
!
g
<li
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"'
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:õ "'~"'
u
O
~
B Falha
n DevonianoU (arenitoOld Red)
D Calcáriosdolomíticoscarboniferos
1-2 0,5-10,25-0,5
% Cu
Figo 8034Perfil IP no domíniodotempo,usando-seum arranjopolo-dipolosobreajazidaGortdrumdecobree
prata,Irlanda.(BaseadoemSeigeI,1967)
Cargabilidade
15
_a=244m
e:--<Ja = 122 m
10
Ê
5
O
500] Resistividade ,
• :& -~ o ".
c:E 250 .--.... t..~.• --=--=-~_"~.~:.;.:~.:-;.::..x.·~··J(.,·i(.~.)t"·1J
Do- - <J.. .... 0- __o__ ~ - -'O.:.;.~ ...ll'_~"ll:'
O -------------------
O 100 m
~
I Poço
IZ]SobrecargaoBranodioritoBethsaida
[2]Quartzo-dioritoSkeena
~ Quartzo-dioritoSkeenaW mineralizado- pirita,
calcopirita.bornita
Figo 8035Perfisde polarizaçãoinduzida no domínio do tempoe de resistividadesobreum corpo de cobre
porfirítico emBritishColumbia,Canadá.(BaseadoemSeigel,1967)
Superfície
348 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
foramfeitoscomtrêsdiferentesespaçamentosdeeletrodosnumarranjo
polo-dipolo. Os resultadosCST exibempoucavariaçãosobreo corpo,
mas os perfis IP (cargabilidade)mostram claramentea presençada
mineralização,permitindoadeterminaçãodeseuslimitesefornecendo
estimativasdaprofundidadedesuasuperfíciesuperior.
8.4 Método de potencialespontâneo(SP)
8.4.1 Introdução
O métododepotencialespontâneo(oupolarizaçãoespontânea)ébaseado
namediçãoemsuperfíciedasdiferençasdepotencialnaturalresultantes
dasreaçõeseletroquímicasemsubsuperfície.AnomaliasSP típicaspodem
ter uma amplitudedeváriascentenasdemilivolts emrelaçãoao solo
estéril.Elas exibeminvariavelmenteuma anomalianegativacentrale
sãoestáveispor longosperíodosdetempo.Sãogeralmenteassociadasa
depósitosdesulfetosmetálicos(Corry, 1985),magnetitaou grafite.
8.4.2 Mecanismo do potencial espontâneo
Estudos de campo indicam que,para que ocorra uma anomaliade
potencialespontâneo,seucorpocausadordeveselocalizarparcialmente
numa zona de oxidação.Um mecanismode potencial espontâneo
largamenteaceito(Sato&Mooney,1960;paraumaanálisemaisrecente,
ver Kilty, 1984)requer que o corpo causadortransponhao lençol
freático,(Fig.8.36).Abaixodo lençolfreático,os eletrólitosdosfluidos
nos poros sofrem oxidaçãoe liberam elétrons,que são conduzidos
paracimaatravésdocorpodeminério.
No topo do corpo,os elétronslibera-
doscausamareduçãodoseletrólitos.
Cria-se,então,um circuito emquea
correnteécarregadaeletroliticamente
----- Lençol nosfluidosdosporoseeletronicamente
freático no corpo, de modo que o topo do
Fluxo de corpoagecomoum terminalnegativo.
\ corrente. IssoexplicaasanomaliasSP negativas
\Ions negativos que são invariavelmenteobservadas
Fig. 8.36O mecanismodasanomaliasdepotencialespontâ- e,também,suaestabilidade,já queo
neo.(BaseadoemSato&Mooney,1960) corpodeminérionãosofrenenhuma
reaçãoquímicaeservemeramenteparatransportarelétronsapartirdas
zonasmaisprofundas.Comoresultadodascorrentesdesubsuperfície,as
diferençasdepotencialsãQproduzidasemsuperfície.
8.4.3 Equipamentos de potencial espontâneo e procedimentos de levantamento
O equipamentodecampoconsistesimplesmentedeumpardeeletrodos
conectadosviaummilivoltímetrodealtaimpedância.Oseletrodosdevem
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 349
serpolarizados,umavezquesimplesponteirosdemetalgerariamseus
próprios efeitosSP.Eletrodosnãopolarizadosconsistemdeum metal
imersoem uma soluçãosaturadadeseupróprio sal,como cobreem
sulfatodecobre.O salécontidopor um recipienteporosoquepermite
um lentovazamentodasoluçãoparao solo.
O espaçamentodasestaçõeségeralmentemenor que30m. Podemser
realizadoscaminhamentospor saltosdesucessivoseletrodosou, mais
comumente,fixando-seumeletrodono soloestérilemovendo-seo outro
sobreaáreadelevantamento.
8.4.4 Interpretação de anomalias de potencial espontâneo
A interpretaçãode anomaliasSP é similar à interpretaçãomagnética
porqueoscamposdedipoloestãoenvolvidosemambososcasos.Assim,
é possívelcalcularas distribuiçõesde potencialao redor de corpos
polarizadosde formas simples,como esferas,elipsoidese camadas
inclinadas(Sundararajanet al., 1998),lançando-sehipótesessobrea
distribuiçãodecargasobresuassuperfícies.
A maior partedasinterpretações,entretanto,équalitativa.Assume-se
queo mínimo deanomaliaocorrediretamentesobreo corpoanômalo,
emborapossaestardeslocadomorro abaixo,em áreasde topografia
íngreme.A meialarguradaanomaliaforneceumaestimativagrosseirada
profundidade.A simetriaouassimetriadaanomaliaforneceinformações
sobreaatitudedocorpo,comamaiorinclinaçãoeaextremidadepositiva
daanomalialocalizando-sesobreo ladodomergulhoabaixo.
O tipodesobrecargapodeterumefeito,pronunciadosobreapresençaou
aausênciadeanomaliasSP.A areiatempoucoefeito,masumacobertura
argilosapodemascararaanomaliaSP deum corposubjacente.
O métodoSP édepequenaimportânciaemexploração.Istoporqueain-
terpretaçãoquantitativaédifícileaprofundidadedepenetraçãoélimitada
acercade30m. Entretanto,éum métodorápidoebarato,requerendo
um equipamentodecamposimples.Consequentemente,podeserútil em
um rápidoreconhecimentodeterrenoparadepósitosdemetaisbásicos,
quandousadoemconjunçãocomtécnicasmagnéticas,eletromagnéticase
geoquímicas.Temsidotambémusadoeminvestigaçõeshidrogeológicas
(p.ex.Fournier,1989),emprospecçãogeotermal(Apostolopoulosetal.,
1997)enadetecçãodegaleriasdedre,nagempreenchidaspor ar(Ogilvyet
al.,1991).
A Fig. 8.37mostrao perfil SP sobreum depósitodesulfetonaTurquia
quecontémconcentraçõesdecobredeaté14%.A anomaliaSPénegativa
350 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
;;-
405 oClJc::'m.•...
oc:: oO-VIClJm -40
·ü
c::ClJ
.•...oO-ClJ -80-o .':!1tõEo
-120c:: <{
o 25m
! !
180
150 E
120
Fig. 8.37AnomaliaSP sobreum corpodeminériodesulfetoemSariyer,Turquia.(BaseadoemYüngüI, 1954)
etemumaamplitudedeuns 140mV.A topografiaíngremedeslocouo
mínimodeanomaliamorroabaixoemrelaçãoà reallocalizaçãodo corpo
deminério.
Problemas
1. Usando-seo métodode imagenselétricas,obtenhaa relaçãoentrea resistividade
aparente,o espaçamentoentreeletrodos,a espessurae a resistividadeda camada
para uma SEV executada com um arranjo Schlumbergersobre uma interface
horizontalúnicaentremeioscom resistividadesPl
e P2.
2. Nas estaçõesA, B, C e D ao longo do perfil gravimétricomostradona Fig. 8.38,
foi realizadauma SEV com um arranjoWenner,como lanço dispostoperpendicu-
larmenteao perfil. As curvasde sondagemencontradas,mostradasna Fig. 8.39,
eramsimilaresparaasestaçõesA e B e paraC e D. Umpoço próximoa A penetrou
3 m de aluvião,42 m de calcário e terminouemarenito.Uma perfilagemde poço
(Cap. 11) forneceuos valoresde resistividade(PR) e densidade(PD) mostrados
na tabelapara as litologiasencontradas.
Unidade
Aluvião
Calcário
Arenito
PR
(Q'm)
40
2.000
200
2,00
2,75
2,40
Uma linha sísmica de refra-
ção próxima a D revelou
15m de aluvião, embora a
natureza do embasamento
subjacentenão pudesseser
avaliada a partir da veloci-
dadesísmica.
'3' 10
.9
...
Q) 8:l
O'>
6 6
o:J
Q)
<:l 4
.~
E 2o
~ O
O 200 400 600
Distância (m)
800
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 351
1.000
A B C D-
Fig. 8.38Perfil de anomaliagravimétricareferenteà Questão2, mostrandotambémas
localizaçõesdasSEV paraA, B, C eD
1.000
800600
400
A, BÊ
200
g '"
100
C,D
Cl. 80
6040
2010
2
46 8102040 6080100200
a(m)
Fig. 8.39DadosdesondagemSEVWennerparaasestaçõesmostradasnaFig. 8.38
a) Interpreteos dados geofísicosde modo a fornecer uma seção geológica ao
longo do perfil.
b) Queoutrastécnicaspodemser usadaspara confirmarsua interpretação?
c) Se um CST for executadoao longo do perfil, selecioneum espaçamentode
eletrodos adequado para mapear o embasamentoe dê justificativas.Esboce
a forma esperadado CST para ambos os caminhamentos,o longitudinal e o
transversal.
3. Calcule a variação em resistividadeaparente ao longo de um perfil CST em
ângulos retos, para um contato vertical falhado entre arenito e calcário, com
resistividadesaparentesde 50 ohm m e 600 ohm m, respectivamente,para uma
configuraçãoWenner.Qual seriao efeitosobreos perfisse o contatomergulhasse
segundoumângulo menor?
352 I GEOFfsICA DE EXPLORAÇÃO
4. A Fig. 8.40 mostra um arranjo de resistividademeio-Schlumbergerem que o
segundo eletrodo de correnteestá situado a uma grande distância dos outros
eletrodos.Obtenha uma expressãopara a resistividadeaparente dessearranjo
em termosdos espaçamentosde eletrodose da resistênciamedida.
r L ~
~~
C, P, Pz
Fig. 8.40Configuraçãodeeletrodosmeio-Schlumberger.VerQuestão4
Os dados na tabela representammedidastomadascom
um arranjo meio-Schlumbergerao longo de um perfil
através de um terreno gnáissico perto de Kongsberg,
Noruega.A meia-separaçãodo eletrodode potencialfoi
mantida constanteem 40 m e o eletrodode correnteC1
foi fixado na origem do perfil de forma que, quando l
(a meia-separaçãodo eletrodode corrente)aumentasse,
seria aumentado um caminhamento. R representa a
resistênciamedidapelo aparatode resistividade.
Calculea resistividadeaparenteparacada leiturae trace
um perfil ilustrandoos resultados.
Sabe-seque nessa região o gnaisse pode apresentar-se
altamente brechado. O CST dá alguma indicação de
brechação?
L (m)
30,2
53,8
80,9
95,1
106,0
120,0
143,8
168,4
179,6
205,1
229,3
244,0
R (Qm)
1.244,818
255,598
103,812
73,846
58,820
45,502
31,416
22,786
19,993
15,290
12,209
10,785
5. A tabela seguinte representaos resultadosde um levantamentoIP no domínio
da frequênciade uma área de escudopré-cambriano.Utilizou-se um arranjo de
dipolo duplo, com separação(x) de ambos os eletrodos,os de correntee os de
potencial,mantidaconstanteem60 m.n refere-seao númerodeseparaçõesentre
os pares de eletrodos,de correntee de potencial,e c, à distânciado centro do
arranjoa partirda origemdo perfil,ondeos resultadossão lançados(Fig.8.41).As
medidasforamtomadasusando-secorrentecontínuae umacorrentealternadade
10Hz. A tabela forneceas resistividadesaparentesPdc e Pue, respectivamente.
a) Paracada ponto de medição,calculeo efeito percentualde frequência(PFE) e
o parâmetrofator metálico(MF).
b) Paraambos,PFE e MF,trace quatroperfis,paran =1, 2, 3 e 4.
r x!: nx + x I
~;~
Fig. 8.41Configuraçãodeeletrodosdedipolo duplo.VerQuestão5
8 LEVANTAMENTO ELÉTRICO I 353
c) Construae contorneas pseudosseçõesde resistividadeaparenteDC, PFE e ME
d) A áreaé cobertapor depósitosglaciaisaltamentecondutivosde 30 a 60 m de
espessura.É possívelqueumamineralizaçãodesulfetomaciçoestejapresente
no embasamento.Com essas ihformaçõesem mente,comentee interpreteos
perfise as pseudosseçõesproduzidasem (B)e (C).
n=1n=2n=3n=4
Pdc
PacPdcPacPdcPacPdcPac
c(m)
(Qm)(Qm)(Qm)(Qm)(Qm)(Qm)(Qm)(Qm)
O
49,849,6 101,5100,9
30
72,872,4 99,698,5
60
46,045,8 86,285,2
90
61,360,6 90,086,1
120
42,141,7 72,870,1
150
55,554,4 57,553,5
180
44,043,5 49,846,6
210
53,651,1 47,944,0
240
42,141,8 44,041,4
270
65,164,1 47,944,9
300
49,849,6 95,891,7
330
82,381,3 132,1129,4
360
51)51,3 114,9114,1
390
86,285,9 164,7164,0
420
49,849,6 120,7120,1
450
78,578,0 170,4169,7
6. Por queos métodoselétricosde exploraçãosão particularmenteapropriadospara
investigaçõeshidrogeológicas?Descrevaoutrosmétodosgeofísicosquepoderiam
ser usadosnessecontexto,justificandosuas aplicações.
Leituras Adicionais
Bertin,J. (1976)ExperimentalandTheoreticalAspectsofInducedPolarisation,Vols.
1and2.GebrüderBorntraeger,Berlin.
Fink, J.B.,McAlister,E.O. & Wieduwilt.W.G. (eds.)(1990)InducedPolarization.
ApplicationsandCaseHistories.SocietyofExplorationGeophysicists,Tulsa.
Griffiths,D.H. &King,R.F.(1981)AppliedGeophysicsfor GeologistsandEngineers.
Pergamon,Oxford. '
Habberjam, G.M. (1979)ApparentResistivityand the Use of SquareArray
Techniques.GebrüderBorntraeger,Berlin.
Keller,GV &Frischnecht,F.c. (1966)ElectricalMethodsin GeophysicalProspecting.
Pergamon,Oxford.
354 I GEOFíSICA DE EXPLORAÇÃO
Koefoed,O. (1968)TheApplicationoftheKernelFunetionin1nterpretingResistivity
Measurements.GebrüderBorntraeger,Berlin.
Koefoed,O. (1979)GeosoundingPrincipies,1- ResistivitySoundingMeasurements.
EIsevier,Amsterdam.
Kunetz,G. (1966)PrincipiesofDirectCurrentResistivityProspecting.Gebrüder
Borntraeger,Berlin.
Marshall,D.I. & Madden,T.R. (1959)Inducedpolarisation:astudyof itscauses.
Geophysics,24,790-816.
Milsom, I. (1989)FieldGeophysics.OpenUniversityPress,Milton Keynes.
Parasnis,D.S.(1973)Mining Geophysics.EIsevier,Amsterdam.
Parasnis,D.S.(1996)PrincipiesofAppliedGeophysics,5thedn.Chapman&Hall,
London.
Parkhomenko,E.I. (1967)ElectricalPropertiesofRocks.Plenum,NewYork.
Sato,M. & Mooney,H.H. (1960)Theelectrochemicalmechanismof sulphideself
potentials.Geophysics,25,226-49.
Sumner,J.S. (1976)Principiesof1nducedPolarisationfor GeophysicalExploration.
EIsevier,Amsterdam.
Telford,W.M., Geldart,L.P. & Sheriff,R.E. (1990)AppliedGeophysics,2ndedn.
CambridgeUniversityPress,Cambridge.
Ward,S.H. (1987)Electricalmethodsin geophysicalprospecting.1n:Samis,c.G.
& Henyey,T.L. (eds.),MethodsofExperimentalPhysics,Vol.24,PartB - Field
Measurements,265-375.AcademicPress,Orlando.
Levantamentoeletromagnético
9.1 Introdução
Osmétodosdelevantamentoeletromagnético(EM) fazemusodaresposta
dosoloà propagaçãodecamposeletromagnéticos,quesãocompostospor
umaintensidadeelétricaalternadaepor umaforçademagnetização.Os
camposeletromagnéticosprimáriospodemsergeradospelapassagem
deumacorrentealternadaatravésdeumapequenabobinacompostade
muitasvoltasdefio ou atravésdeumgrandeaneldecaboelétrico(loop).
A respostadosoloéageraçãodecamposeletromagnéticossecundários,e
essescamposresultantespodemserdetectadospelascorrentesalternadas
queelesinduzemaofluirnumabobinareceptarapeloprocessodeindução
eletromagnética.
Fig. 9.1Princípio geraldo levantamentoeletromagnético
CorrentesIp.arasitas Campo
® ,,,""d";o
Condutor
! .' Campo EM primário I II
Transmissor I • Recepto~
O campo eletromagnéticoprimano
propaga-seda bobina transmissora
para a bobina receptaravia trajetó-
rias tanto acima quanto abaixo da
superfície. Onde a subsuperfícieé
homogênea,não há diferençaentre
os camposse propagandoacimada
superfíciee atravésdo solo, quenão
sejauma levereduçãoem amplitude
do último com respeitoao primeiro.
Entretanto,napresençadeum corpo
condutor,acomponentemagnéticado
campoeletromagnéticoquepenetrao soloinduz correntesalternadas,
ou correntesparasitas(eddycurrents),a fluir no condutor (Fig. 9.1).
As correntesparasitasgeramseuspróprios camposeletromagnéticos
secundários,quesepropagamatéo receptor.O receptor,então,responde
à resultantedachegadadoscamposprimáriosesecundários,deformaque
a respostadifereemfaseeemamplitudedarespostaaocampoprimário
somente.Essasdiferençasentreoscamposeletromagnéticostransmitidoe
356 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
recebidorevelamapresençado condutoreforneceminformaçõessobre
suageometriaesuaspropriedadeselétricas.
A indução do fluxo decorrenteresultada componentemagnéticado
campo eletromagnético.Consequentemente,não há necessidadede
contatofísicodotransmissoroudoreceptorcomosolo.Oslevantamentos
EM desuperfíciepodem,assim,serrealizadosmaisrapidamenteque
oslevantamentoselétricos,nosquaisénecessárioo contatocomo solo.
Ainda maisimportante,tantoo transmissorquantoo receptorpodem
sermontadosnuma aeronaveou serrebocadospor ela.Os métodos
eletromagnéticosaerotransportadossãolargamenteusadosnaprospecção
decorposcondutivosdeminério (verSeção9.8).
Todososcorposanômaloscomaltacondutividadeelétrica(verSeção8.2.2)
produzemfortescamposeletromagnéticossecundários.Algunscorpos
deminério contendomineraisquesão,elespróprios,isolantes,podem
produzir campossecundáriossequantidadessuficientesdeum mineral
acessóriocomumaaltacondutividadeestiverempresentes.Por exemplo,
anomaliaseletromagnéticasobservadassobrecertosminériosdesulfeto
resultamdaà presençadomineralcondutorpirrotitadistribuídoatravés
detodoo corpodajazida.
9.2 Profundidadede penetraçãodos camposeletromagnéticos
A profundidadedepenetraçãodeum campoeletromagnético(Spies,
1989)dependedesuafrequênciaedacondutividadeelétricado meio
atravésdoqualelesepropaga.Oscamposeletromagnéticossãoatenuados
durantesuapassagematravésdo solo,comsuaamplitudediminuindo
exponencialmentecomaprofundidade.A profundidadedepenetração
d podeserdefinidacomoaprofundidadenaqualaamplitudedocampo
Ad é reduzidapor um fator e-I comparadacom sua amplitudede
superfícieAo
Nessecaso,
Ad =Aoe-1
503,8
d= M
EQ.9.1
EQ.9.2
com d emmetros,acondutividade()dosoloemSm-1eafrequênciaf
do campoemHz.
A profundidadedepenetração,assim,aumentaquandotantoafrequência
do campoeletromagnéticoquantoacondutividadedo solodiminuem.
Consequentemente,afrequênciausadaemumlevantamentoEM podeser
ajustadaparaum intervalodesejadodeprofundidadeemqualquermeio
particular.Por exemplo,emargilasglaciaisrelativamentesecascomuma
condutividadede5 x 10-4 Sm-I, d écercade225m emumafrequência
de 10kHz.
A Eq.9.2representaumarelaçãoteórica.Empiricamente,podeserdefinida
umaprofundidadedepenetraçãoefetivaZe querepresentaaprofundidade
máximana qual um condutor pode se situar e aindaproduzir uma
anomaliaeletromagnéticareconhecível
Essarelaçãoéaproximada,já queapenetraçãodependedefatorescomo
a naturezae a magnitudedos efeitosdevariaçõesem condutividade
próximasàsuperfície,dageometriado condutoremsubsuperfícieedo
ruído instrumental.A dependênciadaprofundidadedepenetraçãoem
relaçãoà frequênciacolocacertoslimitesno métodoEM. Normalmente,
frequênciasmuito baixassãodifíceisdegeraremedir e o máximode
penetraçãoquesepodeobterédaordemde500m.
EQ.9.3
100
Ze ~ VOi
9.3 Detecçãode camposeletromagnéticos
Os camposeletromagnéticospodemsermapeadosdediversasmaneiras,
amaissimplesdasquaisempregaumapequenabobinamóvel(bobina
volante)consistindodeváriascentenasde espirasde aramede cobre
enroladasnumaarmaçãocircularou retangularde0,5a 1m delargura.
As extremidadesda bobina sãoconectadasa fonesde ouvido via um
amplificador.A amplitudedavoltagemalternadainduzidana bobina
por um campoeletromagnéticoéproporcionalà componentedo campo
perpendicularaoplanodabobina.Consequentemente,a intensidadedo
sinalnosfonesdeouvido atingeo máximoquandoo planodabobina
fizerum ânguloretocomadireçãodachegadado campo.Umavezque
o ouvido émaissensívelao sommínimo queao máximo,a bobinaé
geralmentegiradaatéquesejaalcançadaumaposiçãonula.O planoda
bobina,então,estaráposicionadonadireçãodo campoqueaatinge.
9.4 Métodos de ângulo de inclinação(tilt-angle)
Quandosomenteum campoeletromagnéticoprimárioHp estápresente
numabobinareceptora,umaleituranula éobtidaquandoo plano da
bobinapermaneceparaleloàdireçãodo campo.Há um númeroinfinito
dessasposiçõesnulasquando abobina é rotadaao redor de um eixo
horizontalna direçãodo campo(Fig. 9.2).Em muitossistemasEM, o
358 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
Fig. 9.3A elipsedepolarizaçãoeo ângulode
inclinaçãoe. Hp eHs representamoscampos
eletromagnéticosprimárioesecundário
campoinduzido secundárioHs jaz num planovertical.
Uma vezqueambosos campos,primário esecundário,
sãoalternados,ovetarcampototaldescreveumaelipse
no planoverticalcomo tempo(Fig.9.3).O camporesul-
tanteé,então,dito elipticamentepolarizado(elliptically
polarized)no planovertical.Nessecaso,hásomenteuma
posiçãonuladabobinavolante,istoé,ondeo planoda
bobinacoincidecomo planodepolarização.
Para bons condutores,pode ser demonstradoque a direçãodo eixo
maior da elipsedepolarizaçãocorresponde,demodo razoavelmente
preciso,àquelada resultantedasdireçõesdo campoeletromagnético
primário esecundário.O desvioangulardesseeixocomahorizontalé
conhecidocomoângulodeinclinação(tilt-angle)
edo camporesultante(Fig.9.3).Há um número
detécnicaseletromagnéticas- conhecidascomo
métodosdeângulodeinclinação(tilt-angle)- oude
ângulodemergulho(dip-angle)quesimplesmente
medemvariaçõesespaciaisdesseângulo.O campo
primário pode ser geradopor um transmissor
fixo, que geralmenteconsistede uma grande
bobinahorizontalouvertical,oupor um pequeno
transmissormóvel. São feitos caminhamentos
atravésdaáreadelevantamentonormaisàdireção
geológica.Em cadaestação,a bobinavolanteé
giradaao redordetrêseixosortogonaisatéque
um sinalnulo sejaobtido,deformaqueo plano
dabobinapermaneceno plano da elipsedepolarização.O ângulode
inclinaçãopode,então,serdeterminadopelarotaçãodabobinaaoredor
de um eixohorizontal em ângulosretoscom esseplano atéque um
mínimo sejaencontrado.
mÁ
.':'
+"'
Qj>
Hp
Fig. 9.2A rotaçãode uma bobina
volante ao redor de um ei.xocor-
respondenteà direção das chega-
dasdaradiaçãoeletromagnéticaHp,
produzindoum númeroinfinito de
posiçõesnulas
9.4.1 Métodos de ângulo de inclinação empregando transmissores locais
No casodeumabobinatransmissoraverticalfixa,o campoprimário ê
horizontal.Correntesparasitasdentrodeum condutoremsubsuperfície
induzem,então,um campomagnéticocujaslinhasdeforçadescreveram
CÍrculosconcêntricosaoredordafontedascorrentesparasitasque,assume-
-se,localiza-seao longo da extremidadesuperior do corpo condutor
(Fig. 9.4A).No lado do corpomaispróximo do transmissor,o campo
resultanteinclina-sena direçãoascendente.A inclinaçãodiminui em
direçãoaocorpoemergulhaparabaixo,no ladodo corpomaisdistante
dotransmissor.O corpoestálocalizadodiretamenteabaixodopontode
9 LEVANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO I 359
-20°-
Superfície
0= inclínação
P = primárío
S =secundário
R = resultante
Superfície
Fig. 9.4Perfis de ângulode inclinaçãoresultantesde bobinastransmissoras(A) verticale (B) horizontal.
(BaseadoemParasnis,1973)
cruzamentoondeo ângulodeinclinação
é zero,já que aqui, ambosos campos,
primário esecundário,sãohorizontais.
Quandoo transmissorfixoéhorizontal,o
campoprimárioévertical(Fig.9.4B)eo
corpoestarálocalizadoondeainclinação
for mínima. Um exemplodo uso de
métodosdeângulodeinclinação(trans-
missor vertical) na localizaçãode um
corpo maciçode sulfetoé apresentado
naFig.9.5.
o
I
100m
I
Afloramento de
sulfeto maciço
1-----
N
A
50° O 50°
Seo condutorestiverpróximoàsuperfí- Tran~issor I 1~c1i~açã~ I
cie,tantoaamplitudequantoosgradien- Fig.9.5Exemplodelevantamentodeângulodeinclinação
tesdoperfildeângulodeinclinaçãoserão usandoum transmissordebobinavertical(Baseadoem
grandes.Essesvaloresdiminuem con- Parasnis,1973)
formeaprofundidadedocondutoraumentaepodem,consequentemente,
serusadosparaseobterestimativassemiquantitativasdaprofundidade
360 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
do condutor.Um condutorverticalproduziriaum perfil deângulode
inclinaçãosimétrico,comiguaisgradientesemambososladosdo corpo.
Ao diminuir ainclinaçãodo condutor,essesgradientesdiferenciam-se
progressivamente.A assimetriado perfil deângulode inclinaçãopode,
assim,serutilizadaparaseobterumaestirriativadomergulhodocondutor.
Os métodosdeângulodeinclinaçãoqueempregamtransmissoresfixos
vêmsendosubstituídospor arranjosemquetantoo transmissorquantoo
receptorsãomóveis,osquaispodemfornecermuito maisinformação
quantitativasobreos condutoresem subsuperfície.Entretanto,dois
métodosdeângulodeinclinaçãoaindaemusocorrentesãoosmétodos
de frequênciasmuito baixas (VLF) e de audiofrequênciado campo
magnético(AFMAG), nenhumdelesnecessitandoaconstruçãodeum
transmissorespecial.
9.4.2 O método VLF
A fonteutilizadapelométodoVLF (VeryLow Frequency,ou frequência
muito baixa) é a radiaçãoeletromagnéticageradana faixa de baixa
frequênciade15-25kHz pelospoderosostransmissoresderádiousados
em comunicaçãode longo alcancee sistemasde navegação.Existem
no mundo várias estaçõesusando esseintervalo de frequênciaque
transmitemcontinuamente,sejaumaondaportadoranãomoduladaou
umaondacomcódigoMorse sobreposto.Taissinaispodemserusados
para levantamentosa váriosmilharesdequilômetrosde distânciado
transmissor.
A grandesdistânciasdafonte,o campoeletromagnéticoéessencialmente
planoehorizontal (Fig.9.6).A componenteelétricaE localiza-senum
plano vertical e a componentemagnéticaH é normal à direçãode
propagação,num plano horizontal.Um condutor que sealinhe com
adireçãodo transmissorécortadopelovetormagnético,eascorrentes
parasitasinduzidasproduzemum campoeletromagnéticosecundário.
Condutorescujadireçãosejanormal à direçãodepropagaçãonão são
cortadospelovetor magnéticodemodoefetivo.
O receptorVLF básicoéum pequenodispositivoquepodesersegurado
pelamãoequeincorporaduasantenasortogonais,asquaispodemser
ajustadasàsfrequênciasespecíficasdostransmissores.A direçãodeum
transmissorpodeserencontradapelarotaçãodabobinahorizontalao
redordeum eixoverticalatéquesejaatingidaumaposiçãonula.Sobrea
áreadelevantamento,então,são.feitoscaminhamentosemângulosretos
comessadireção.O instrumentoégiradoaoredordeum eixohorizontal
ortogonalaocaminhamentoeéregistradaainclinaçãoparaaposiçãonula.
OsperfissãosimilaresnaformaàFig.9.4A,comocondutorlocalizando-se
9 LEVANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO I 361
abaixodasposiçõesdeinclinaçãozero.VerHjelt etaI. (1985)parauma
discussãodainterpretaçãodedadosVLF eBeamish(1998)paraummeio
demodelagemtridimensionaldedadosVLF.
Os instrumentosmodernostêmtrêsbobinas,comseuseL,{OSformando
ângulosretos.Elespodem,assim,detectaro sinal,qualquerquesejaasua
direção,e encontrara orientaçãonula eletrônicae automaticamente.
Alguns instrumentosmedirão sinais de dois ou mais transmissores
simultaneamente.Nessecaso,sãoescolhidostransmissorescujossinais
cheguemnaáreadelevantamentoemazimutesbastantediferentes.
O métodoVLF temasvantagensdeo equipamentodecamposerpequeno
eleve,sendoconvenientementeoperadopor umapessoa,edenãohaver
necessidadedeseinstalarum transmissor.Entretanto,paraumaáreade
levantamentoemparticular,podenãohaverumtransmissorapropriado
parafornecerumvetormagnéticoqueatravesseadireçãogeológica.Uma
outra desvantagemé que a profundidadede penetraçãoé um pouco
menordo queaqueseconseguepelosmétodosdeângulodeinclinação
usando-seum transmissorlocal.O métodoVLF podeserutilizadoem
levantamentosEM aerotransportados.
9.4.3 O método AFMAG
O métodoAFMAG (Labsonetalo,1985)pode,demodosimilar,serusado
emterraou no ar.A fonte,nessecaso,sãooscamposeletromagnéticos
naturais geradospor tempestadesde raios conhecidoscomo sferics
(abreviaçãodeatmospherics).Os sfericspropagam-seaoredordaTerra
entreasuperfíciedosoloeaionosfera.Esseespaçoconstituium eficiente
guia de onda eletromagnética,e a baixa atenuaçãosignificaque as
tempestadesderaios,emqualquerlugardomundo,geramcontribuições
efetivasparao campo,emqualquerponto.O campotambémpenetra
Antena
;
1/
Campo VLF
Direção de
propagação
Fig. 9.6PrincípiodométodoVLF. As linhaspontilhadasmostramum condutortabularalinhadonadireçãoda
antena,queécortadapelovetarmagnéticodo campoeletromagnético
362 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
a subsuperfícieonde, na ausênciade corpos condutoreselétricos,é
praticamentehorizontal.As fontessfericssãoaleatórias,demodoqueo
sinalégeralmentedefaixalarga,entre1e 1.000Hz.
Fig. 9.7 Princípio do receptorAFMAG: (A) condutor
ausente;(B) condutorpresente
®
o
o receptorAFMAG diferedasbobinas
convencionaisdeânguloinclinado,uma
vezquevariaçõesaleatóriasnadireçãoe
naintensidadedocampoprimáriofazem
i:. o com quesejaimpossívelaidentificação
de mínimos com uma única bobina.
O receptor consistede duas bobinas
ortogonais,cadaumadelasinclinadade
45°emrelaçãoàhorizontal(Fig.9.7).Na
ausênciade um camposecundário,as
componentesdo campoprimáriohorizontalperpendicularesàsbobinas
sãoiguais,easubtraçãodesuassaídaséigualazero(Fig.9.7A). A presença
deum condutorgeraum camposecundárioquecausadeflexãodocampo
resultanteemrelaçãoàhorizontal(Fig.9.7B).As componentesdecampo
ortogonaisàsduasbobinassão,então,desiguais,deformaqueasaída
combinadanãoémaiszero,o queindicaapresençadeum condutor.A
saídaforneceumamedidadainclinação.
o
Em terra,tantoosazimutesquantoasinclinaçõesdo campoeletromag-
néticoresultantepodemserdeterminadosgirando-seabobinaaoredor
de um eixovertical atéque um sinal máximo sejaobtido. Estessão
convencionalmentedesenhadoscomo vetoresdemergulho.No ar,os
azimutesnão podemserdeterminados,pois asbobinassãofixadasà
aeronave,demodoquesuaorientaçãoécontroladapeladireçãodevoo.
Consequentemente,somenteperturbaçõesdahorizontalsãomonitoradas
aolongodaslinhasdevoo.O sinaldesaídaénormalmentepassadoatravés
deum amplificadorsintonizadoemduasfrequências,decercade140e
500Hz. A comparaçãodasamplitudesdossinaisparaasduasfrequências
forneceumaindicaçãodacondutividadedaestruturaanômala,já que
podeserdemonstradoquearazãoentrearespostadebaixafrequênciaea
respostadealtafrequênciaémaiorqueaunidadeparaumbomcondutor
emenorqueaunidadeparaum maucondutor.
O métodoAFMAG temavantagemdequeo intervalodefrequênciados
camposeletromagnéticosnaturaisusadosestende-seauma ordemde
magnitudemaisbaixado queaquepodeserartificialmenteproduzida,
tornando exequíveisprofundidadesdeinvestigaçãodeváriascentenas
demetros.
9 LEYANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO I 363
9-5 Sistemasde mediçãode fase
Os métodosde ângulode inclinação,como o VLF e o AFMAG, são
largamenteempregados,umavezqueo equipamentoésimples,relati-
vamentebaratoea técnicaérápidadeserempregada.Entretanto,eles
fornecempoucainformaçãoquantitativasobreo condutor.Sistemasde
levantamentoEM maissofisticadosmedemasrelaçõesdefaseeamplitude
entreoscamposeletromagnéticosprimário,secundárioeresultante.Os
váriostiposdesistemasdisponíveissãodiscutidosemMcCrackenetaI.
(1986).
•
,
,
: 5 cos$
271:
-ie--
P 5 sen $
Fig. 9.8 (A) A diferençade fasee entreduasformas de
onda;(B) Diagramavetorialilustrandoasrelaçõesdefase
eamplitudeentreoscamposeletromagnéticosprimário,
secundárioeresultante
Um campoeletromagnéticoalternado
pode serrepresentadopor uma onda 0
senoidalcomumcomprimentodeonda
de271(360°)(Fig.9.8A).Quandouma
ondaseatrasaemrelaçãoaoutra,diz-se
queasondasestãofora defase.A
dife-
rençadefasepodeserrepresentadapor ®
um ângulodefase8 correspondenteà
separaçãoangulardasformasdeonda.
As relaçõesdefasedeondaseletromag-
néticaspodemserrepresentadassobre
diagramasvetoriaisespeciaisemqueo
comprimentodovetaréproporcionalà
amplitudedocampoeo ângulomedido
emsentidoanti-horário,dovetorprimá-
rio parao vetarsecundário,representa
o atrasoangulardefasedocamposecundárioemrelaçãoaoprimário.
O campoprimário P propaga-sediretamentedo transmissorpara o
receptoracimado soloenãosofremodificaçãoalémdeumapequena
reduçãoemamplitude,causadapeloespalhamentogeométrico.Quando
o campoprimáriopenetrano solo,suaamplitudeéreduzidaemgrande
medida,maspermaneceemfasecomo primáriodesuperfície.O campo
primárioinduzumavoltagemalternadanumcondutoremsubsuperfície
comamesmafrequênciaqueo primário,mascomum atrasodefasede
71/2(90°),deacordocomasleisdeinduçãoeletromagnética.Issopode
serrepresentadosobreo diagramavetorial(Fig.9.8B)por um vetor71/2
emsentidoanti-horárioemrelaçãoaP.
As propriedadeselétricasdocondutorcausammaisum atrasodefasecj:J,
,h -) (271fl)
't'=tan -- r EQ.9.4
364 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
onde f é a frequênciado campo eletromagnético,l a indutânciado
condutor(suatendênciadeopor-seaumamudançano campoaplicado)
eT aresistênciadocondutor.Paraumbomcondutor,cj:>seaproximaráde
'lI/2,enquantoque,paraum maucondutor,cj:>seráquasezero.
oefeitoresultanteéqueo camposecundárioS produzidopelocondutor
se atrasaem relaçãoao campoprimário com um ângulo de fasede
('lI/2+cj:».O camporesultanteR pode,agora,serconstruído(Fig.9.8B).
A projeçãodeS sobreo eixohorizontal(campoprimário)éSsencj:>eestá
um ângulo'lIforadefasecomP. Issoéconhecidocomoacomponenteem
fase(in-phasecomponent)ou componentereal(realcomponent)deS.A
projeçãoverticaléScoscj:>,n/2 fora defasecomP, eéconhecidacomo
acomponentefora defase,imagináriaoude(out-of-phase,imaginaryor
quadraturecomponent).
Instrumentosmodernossãocapazesdesepararo campoeletromagnético
secundárioemsuascomponentesreal(Re) eimaginária(Im). Quanto
maiorarazãoRelIm,melhoro condutor.Algunssistemas,principalmente
aerotransportados,simplesmentemedemo ângulodefasecj:>.
Os sistemasclássicosdemediçãodefaseempregavamuma fontefixa,
geralmenteumabobinamuitograndedispostasobreosolo.Essessistemas
incluemossistemastwo-frame,compensador(compensator)eturam.Eles
aindaestãoemuso,massãomaiscanhestrosqueossistemasmodernos,
emquetantoo transmissorquantoo receptorsãomóveis.Estesúltimos
sãochamadosdesistemasdebobinagêmea(twin-coilsystem)ousistema
slingram.
---30-100m '
Um típico equipamentode campo é
mostradonaFig.9.9.As bobinastrans-
missoraereceptaratêmporvoltade1m
dediâmetroesão,emgeral,carregadas
nahorizontal,emboradiferentesorien-
taçõespossamserusadas.As bobinas
sãoligadasporumcaboquecarregaum
sinal de referência,ao mesmotempo
quepermiteamanutençãodaseparaçãoentreasbobinasaumadistância
quegeralmentevariaentre30me 100m. O transmissoréalimentado
por um geradorAC portátil.A saídadabobinareceptorapassaatravésde
um compensadoredeum decompositor(verabaixo).O equipamentoé
primeiro lido sobreterrenoestéril,quandoo compensadoréajustado
paraproduzirsaídazero.Por essemeio,o campoprimárioécompensado
deformaqueo sistemasubsequentementerespondasomenteaoscampos
Compensador +
Gerador decompositor6 D-R,+lmCabo ~
Transmissor Receptor
Fig. 9.9 Equipamento transmissor-receptormóvel de
campoEM
9 LEVANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO I 365
secundários.Consequentemente,taismétodosEM revelamapresençade
corposdecondutividadeanômalasemfornecerinformaçõessobrevalores
absolutosdecondutividade.Sobreaáreadelevantamento,o decompositor
divideo camposecundárionascomponentesrealeimaginária,asquais
sãogeralmenteapresentadascomoumaporcentagemdocampoprimário,
cuja magnitudeé retransmitidavia cabo interconector.Em geral,os
caminhamentossãoexecutadosperpendicularmenteàdireçãogeológicae
asleituras,traçadasnopontomédiodosistema.A profundidademáxima
dedetecçãoédecercademetadedaseparaçãotransmissor-receptor.
otrabalhodecampoésimplese requeruma equipedesomentedois
ou três operadores.O espaçamentoe a orientaçãodas bobinassão
fatorescríticos,já queum pequenoerro percentualno espaçamento
podeproduzirum erroapreciávelnamediçãodafase.Asbobinasdevem
tambémsermantidasprecisamentena horizontal e coplanares,pois
pequenasinclinaçõesrelativaspodem produzir erros substanciais.A
precisãorequeridadoespaçamentoedaorientaçãoédifícildesermantida
no casodegrandesespaçamentosousobreterrenosirregulares.
A Fig.9.10mostraum perfilEM detransmissor-receptormóvelatravés
deum condutorplanona áreadeKankberg,no norte daSuécia.Uma
consequênciado sistemadebobinascoplanareshorizontaisempregado
équeoscorposcondutoresproduzemanomaliasnegativasemambasas
componentes,realeimaginária,comamplitudesmáximasimediatamente
acimadocondutor.A assimetriadasanomaliasédiagnósticadainclinação
do corpo,como gradientemáximolocalizando-seno ladodomergulho
para baixo. Nessecaso, a alta razão componentereal/componente
-- Real
............ Imaginário
_-"'""''''''''' •••••••~~.''''•••i!!O•••!:<i.. ",,-,-,-,-.'''''' V· ----+,~;.....:;.~...-""""""""==~---~.....................Kr>;].....I~O%[-20%
5
Vulcânicas
pré-cambrianas
o
I
100m
I
N
Fig. 9.10Perfil transmissor-receptormóvelempregandobobinashorizontaiscoplanarescomumaseparação
de60m eumafrequênciadeoperaçãode3,6kHz, naáreadeKankberg,nortedaSuécia.As componentesreale
imagináriasãoexpressascomoporcentagensdocampoprimário. (BaseadoemParasnis,1973)
366 I GEOFÍSICA DE EXPLORAÇÃO
imagináriasobreo corpodeminérioindicaapresençadeum condutor
muitobom,enquantoumarazãomenoréobservadasobreumasequência
defilitoscontendografitamaisaonorte.
9.6 Levantamentoeletromagnéticono domínio do tempo
Fig. 9.11 A quantificaçãode uma respostadeclinante
TDEM pelamediçãodesuaamplitudenumdeterminado
número de canais (1-6), numa sequenciade tempo
crescente(t'-6)'após o corte do campo primário.
As amplitudesdas respostasnos diferentescanaissão
registradasaolongodeumperfil
t1 t2 t3 t4 ts t6
VA
Um problemasignificativodemuitastécnicasdelevantamentoeletromag-
néticoéqueumpequenocamposecundáriodevesermedidonapresença
deum campoprimáriomuitomaior,comumaconsequentediminuição
emprecisão.Esseproblemaésuperadonum levantamentoeletromagnético
nodomíniodotempo(time-domainelectromagneticsurveying-TDEM),
algumasvezeschamadodemétodoeletromagnéticodecampotransiente
(transient-fieldEM) oupulsante(pulsed),usando-seum campoprimário
quenãoécontínuo,masqueconsistedeumasériedepulsosseparados
por períodosde inatividade.O campo
secundárioinduzido pelo primário so-
mente é medido durante o intervalo
emqueo campoprimário estáausente.
As correntesparasitasinduzidasnum
condutoremsubsuperfícietendemase
difundirparaocentrodocorpocondutor
Tempo quandoocampoindutoréremovidoese
dissipagradualmentepelaperdadecalor
resistiva.Em corposaltamentecondu-
tores,entretanto,ascorrentesparasitas
circulamaoredordoslimitesdo corpo
edecaemmaisdevagar.Medidasdataxa
de decaimentodascorrentesparasitas
declinantesfornecem,assim,ummeiodelocalizarcorposanomalamente
condutorese de estimarsuacondutividade.A análisedo decaimento
do camposecundárioéequivalentea analisara respostadeumaonda
EM contínuaparaum determinadonúmerodefrequências.O TDEM,
consequentemente,relaciona-sedomesmomodoàondaEM contínua,
como,por exemplo,apolarizaçãoinduzida(IP) no domíniodotempofaz
como domíniodafrequência.O INPUT® (Seção9.8.1)éum exemplo
deum sistemaTDEM aerotransportado.
Em levantamentosdesolo,o campoEM primáriopulsanteégeradopor
umtransmissorquegeralmenteconsistedeumagrandebobinaretangular,
com váriasdezenasdemetrosdelargura,queécolocadasobreo solo.
A bobinatransrnissorapodetambémserusadacomoreceptor,ou uma
segundabobinapodeserutilizadaparaessepropósito,tantonasuperfície
do solo quantonum poço (Dyck & 'Nest,1984).O camposecundário
transienteproduzidopelascorrentesparasitasdeclinantespodedurarde